Сколько энергии вырабатывают солнечные панели зимой

Сколько кВт·ч дает станция каждый месяц зимой

Солнечная станция на 5 кВт в Кропивницком по оценке PVGIS приносит около 145 кВт·ч в декабре, 175 в январе и 269 в феврале. Для 10 кВт эти числа удваиваются. Июль той же станции дает 746 кВт·ч, так что декабрь тянет примерно на пятую часть летнего месяца.

Суточная выработка на киловатт мощности

PVGIS считает на один киловатт пиковой мощности. Я взял четыре города с оптимальным для каждого углом и южной ориентацией (кВт·ч на 1 кВт в сутки, декабрь, январь, февраль, июль):

• Киев под углом 37° дает 0,88, 1,19, 2,01 и 4,53;
• Кропивницкий под 36° дает 0,94, 1,13, 1,92 и 4,81;
• Львов под 38° дает 1,06, 1,29, 2,05 и 4,25;
• Одесса под 36° дает 1,34, 1,65, 2,32 и 4,99.

В декабре Львов обгоняет Киев (1,06 против 0,88), хотя по широте Львов даже немного южнее. Одесса в том же месяце дает примерно в полтора раза больше столицы. За год разница между ними куда меньше (Киев собирает 1114 кВт·ч на киловатт, Одесса 1264), поэтому средняя годовая цифра для всей страны плохо описывает декабрь в конкретном городе. Зимой регион весит больше. Намного больше.

Чтобы перейти к своей солнечной станции, достаточно умножить суточное число на ее мощность и на количество дней в месяце.

Декабрь, январь и февраль для систем 5 и 10 кВт

Для Кропивницкого с углом 36° я взял помесячные суммы PVGIS на один киловатт и умножил их на мощность солнечной станции.

Три зимних месяца вместе приносят всего 10,2% годовой выработки. Один июль дает больше, чем декабрь, январь и февраль, вместе взятые. Продолжительного снежного покрова в этих числах почти нет, потому что PVGIS прячет снег в общих 14% потерь системы, а значит, в снежную зиму реальный результат будет ниже.

Почему источники называют разные цифры

В интернете встречаются «на 40–60% меньше», «60–70% от летнего» и «около 10%», и эти числа не обязательно противоречат друг другу, потому что описывают разные месяцы, разные базы сравнения и разную ориентацию модулей. На той же солнечной станции в Кропивницком декабрь дает 19% от июля, февраль уже 36%, три зимних месяца вместе 10,2% от года. Крыша со скатом на восток или запад под 35° в декабре тянет всего 12% от своего же июля. Поэтому, увидев чужой процент, сначала ищите, с чем его сравнивают. Без базы число пустое. Как получить такой расчет для своего адреса, я объяснил в вопросах в конце.

Короткий световой день и низкое солнце

Зимний спад часто объясняют морозом. Цифры говорят другое. Летом панель работает вдвое дольше и под солнцем, которое стоит более чем втрое выше, так что энергию забирает именно нехватка солнечного света.

Сколько часов света в декабре

21 декабря 2026 года в Кропивницком солнце восходит в 7:40 и садится в 15:57, то есть световой день длится 8 часов 18 минут. 21 июня того же года он удлиняется до 16 часов 8 минут. Почти вдвое. Утром и под вечер декабрьское солнце едва поднимается над горизонтом и светит слабо, поэтому часов, когда солнечная панель действительно вырабатывает заметную мощность, набирается меньше, чем показывает календарь.

Угол падения лучей

В полдень 21 декабря солнце над Кропивницким поднимается всего на 18,1°, в июне на 64,9°. Низкий луч дольше идет сквозь атмосферу и ложится на поверхность наискосок, поэтому на каждый квадратный метр солнечного модуля приходится меньше энергии. По PVGIS плоскость панели в декабре получает 34,56 кВт·ч на квадратный метр за месяц, а в июле 196,92, то есть 18% июльского света. Выработка падает почти в той же пропорции, до 19%. Холод эту картину почти не меняет.

Работают ли солнечные панели в мороз

Работают, и при низких температурах даже немного лучше, если света столько же. Мощность солнечной панели паспортизуют при стандартных условиях испытаний, то есть при облучении 1000 Вт/м² и температуре ячейки 25 °C. У DAH Solar DHM-54X10-FS температурный коэффициент мощности составляет минус 0,35% на градус, значит каждый градус ниже 25 °C добавляет мощности, а каждый выше забирает. Для ячейки при 0 °C я посчитал прирост около 8,75%, и это расчет, а не замер, причем для температуры воздуха он завышен, потому что ячейка на солнце теплее окружающего воздуха. Летом все наоборот, и перегретые солнечные панели теряют часть номинала. Лучше всего панели работают в ясный морозный день.

Напряжение панелей на холоде

Вместе с мощностью на холоде растет и напряжение холостого хода, у DAH на 0,31% за каждый градус ниже 25 °C. Инверторы серии Deye SUN-3.6/5K-SG03LP1 имеют диапазон входного напряжения 125–500 В по даташиту, поэтому длину стринга считают с запасом на самый сильный мороз. Это расчет монтажника, так что спросите его, учтено ли напряжение при самой низкой температуре.

Влияние снега и облачности на выработку

Сплошной слой снега на солнечных модулях сводит генерацию почти к нулю, а пасмурный день оставляет панелям лишь часть света. Первое длится днями, второе проходит вместе с тучами.

Засыпанные панели

Утро после снегопада на большинстве крыш выглядит одинаково. Солнечные панели белые, инвертор показывает почти ноль, и дальше все решают угол наклона и первое солнце. На шести станциях в Колорадо и Висконсине Национальная лаборатория возобновляемой энергетики США (NREL) измерила месячные потери из-за снега до 90%, а за год выходило от 1% до 12%. Лаборатория Sandia называет опубликованные оценки от 1% до 12% в год и до 100% в отдельные месяцы. Ее исследователи в 2024 году показали, что массивы с большим наклоном сбрасывают снег быстрее и полнее.

Сколько дней сходит снег с панелей

Снег не всегда сходит так быстро, как обещают. Владелец солнечной станции с форума SolarPanelTalk читал, что с наклонного массива все слезет на следующий же солнечный день, а у него при наклоне 25–30° пять дюймов снега таяли больше трех суток.

Еще хуже выходит, когда снег падает на панели после солнечного дня, подтаивает и замерзает. Участник DIY Solar Forum из Мичигана описывал, что такую корку льда щетка уже не брала.

Пасмурные дни и рассеянный свет

При сплошной облачности солнечная панель живет рассеянным светом. Метеорологи считают небо сплошь облачным, когда до поверхности доходит меньше 40% возможного облучения, а при ясном небе эта доля достигает 78–80% (модель диффузной доли, журнал Energies, 2017). Пасмурный зимний день, следовательно, дает панелям как минимум вдвое меньше света, чем ясный. Точной доли выработки для такого дня первичные исследования не приводят. Числом я ее не называю.

Под каким углом ставить модули на зиму

Для зимы выгоднее более крутой наклон, чем для года, и одного угла, лучшего для обоих сезонов, нет. Я прогнал в PVGIS шесть вариантов размещения солнечных панелей для Кропивницкого и сравнил декабрь с годовым оптимумом.

Колонку о снеге я заполнил по выводу Sandia о том, что потери от снега падают с ростом наклона. PVGIS снег отдельно не считает. Как на снег влияет ориентация, колонка не показывает.

Южный скат крыши

Под 60° южный скат дает в декабре на 13% больше годового оптимума, но за год теряет 6,5% (1081 кВт·ч на киловатт против 1156). Пологая крыша под 15° забирает четверть декабрьской выработки. Советую держать южный скат близко к годовому оптимуму и не задирать модули ради трех зимних месяцев, потому что вместе они все равно дают десятую часть года. Это решение для проекта; если солнечная станция уже стоит, угол не меняйте, зимой помогают очистка снега и борьба с тенью.

Восток и запад

Солнечные панели на скате восток или запад в декабре дают примерно половину от южного оптимума, а за год 931 и 910 кВт·ч на киловатт. Низкое зимнее солнце еще и усиливает тень от соседних домов.

Вертикальный фасад

Солнечные панели на вертикальной стене на юг в декабре даже обгоняют оптимальный угол (106%), потому что низкое солнце бьет в них почти прямо, а крутой наклон быстрее сбрасывает снег (это вывод из данных Sandia, отдельного замера нет). За год фасад приносит лишь 68% от оптимума, 781 кВт·ч на киловатт. Такой вариант имеет смысл там, где крыша занята или затенена.

Когда собственной генерации не хватает дому

Декабрь дает солнечной станции меньше всего энергии за год, а вечер, когда включают свет, плиту и технику, наступает уже после захода солнца. Эти две вещи не совпадают по времени.

Обычное бытовое потребление

Среднего зимнего потребления украинского частного дома я в первичных данных не нашел, поэтому чужое число сюда не подставляю. Проще взять собственный счет за прошлый декабрь и положить рядом с оценкой PVGIS для своей мощности, то есть с теми 145 кВт·ч, которые в Кропивницком дает солнечная станция на 5 кВт, или с 290 кВт·ч для 10 кВт. Такая разница скажет о вашем доме больше, чем любое среднее по стране, потому что в ней уже сидят ваша площадь, ваша техника и ваши привычки.

Отопление тепловым насосом

Тепловой насос берет больше всего электроэнергии в самые холодные месяцы, как раз тогда, когда короткий день и низкое солнце срезают выработку солнечных панелей до пятой части июльской, и этот разрыв между спросом и генерацией никакая настройка станции не закрывает. В полевом испытании грунтовых тепловых насосов в новых домах Германии средний коэффициент преобразования на отопление и горячую воду достигал 3,9, то есть на каждый киловатт-час электричества приходилось почти четыре киловатт-часа тепла. Насос экономный, но зимой он все равно может съесть большую часть месячной выработки маленькой солнечной станции. Долю самообеспечения в таком доме я числом не даю, потому что она зависит от площади, утепления и самого насоса.

Вечер и отключения света

21 декабря солнце садится до четырех часов дня (15:57 в Кропивницком), так что стиральную машину, бойлер и зарядку техники стоит включать в светлые часы. Это ничего не стоит, и больше собственной энергии идет в дом, а не пропадает.

На вечер и на отключения дневную солнечную энергию нужно где-то накопить. Так работает гибридная солнечная электростанция под ключ, где инвертор днем заряжает аккумуляторы, а вечером питает дом от них. Без накопления вечер остается на сети.

Как поднять производительность в холодные месяцы

Три действия добавляют зимних киловатт-часов. Летнего уровня не вернет ни одно.

Очистка от снега без царапин

Самый распространенный совет звучит как «смети снег», и именно здесь легче всего навредить и панели, и себе. Снег снимают мягкой щеткой на телескопической штанге с земли, без горячей воды и металлических скребков, потому что стекло и покрытие солнечного модуля от этого страдают. Участник того же треда на SolarPanelTalk честно писал, что лестницы до крыши у него нет, а лезть наверх со щеткой, когда снег лежит и на земле, он считает способом убиться. Если с земли до панелей не достать, на крышу не лезьте. Снег сойдет сам, а потери за эти дни неизбежны. Пошаговую инструкцию очистки я дам отдельно.

Тень от деревьев и соседних крыш

В полдень 21 декабря солнце на высоте 18,1° заставляет каждый предмет отбрасывать тень примерно втрое длиннее его высоты (это мой расчет по углу). Ветка, которую летом никто не замечал, потому что высокое солнце светило поверх нее, зимой может закрыть часть солнечного массива на весь короткий день. Час или два тени из восьми световых часов декабря весят для выработки куда больше, чем та же тень в шестнадцатичасовом июньском дне. Если еще осень, обрежьте такие ветки сейчас; если мороз уже наступил, отложите до оттепели и не ждите, что эта ветка перестанет давать тень этой зимой.

Мониторинг генерации в приложении

Приложение инвертора показывает, сколько солнечные панели дали за день, и сравнивать это число стоит с прошлыми ясными днями и с месячной оценкой PVGIS. Если солнечная станция новая и истории нет, сравнивайте только с оценкой PVGIS. Владелец станции на 10,85 кВт с форума SolarPanelTalk получил за декабрь 543 кВт·ч вместо 686, которые обещал калькулятор PVWatts (инструмент NREL; станция в США, часть панелей смотрит на восток), то есть на 21% меньше.

Резкий провал в ясный день после нескольких нормальных подсказывает снег, тень или неисправность. Эти три действия возвращают потерянное из-за снега и тени, а короткий день и низкое солнце не изменит ничто.

Частые вопросы о зимней работе оборудования