Как рассчитать КПД солнечной батареи

Основной вопрос, который интересует потенциальных покупателей солнечных электростанций - какой КПД (коэффициент полезного действия) солнечных панелей. На сегодня производители предлагают солнечные батареи, эффективность которых не превышает 22%, однако ученые во всем мире активно работают над тем, чтобы повысить этот показатель. По сути, именно от эффективности солнечных панелей зависит, сколько электроэнергии получит потребитель от того или иного количества батарей.

Что такое КПД солнечной электростанции

Коэффициент полезного действия солнечной электростанции - это соотношение объема электроэнергии, которую вырабатывает солнечная батарея в единицу времени, к количеству солнечного излучения, воздействующего на панель. Коэффициент измеряется в процентах.
Эффективность солнечной станции зависит от качества сборки панелей и материала, который используется для изготовления фотоэлементов.

Средний показатель КПД составляет

● Батареи из аморфного кремния - до 7%;● Тонкопленочные приемники на теллуриде кадмия 4-го поколения - до 16%;● Тонкопленочные приемники на теллуриде кадмия 6-го поколения - до 18%;● Тонкопленочные приемники последнего поколения на основе сульфидов селена, галлия, индия - до 20%;● Поликристаллические панели - до 20%;● Монокристаллические фотоэлементы - до 22%.
Коэффициент полезного действия солнечных панелей рассчитывается исходя из идеальных условий освещенности, поэтому в реальности он несколько ниже. Как видно из перечня, сейчас оптимальное сочетание цены и качества - это солнечные батареи с поликристаллическими фотоэлементами. Если рассчитывать среднегодовую эффективность, то здесь лидируют солнечные станции с тонкопленочными фотоэлементами. Их изготавливают методом напыления слоев селена, галлия, индия и меди (CIGS), или же слоя теллурида кадмия (CdTe). На сегодняшний день установкой таких панелей в Украине занимается лишь компания SolarMAX и несколько других фирм.
Разработки ученых уже сейчас позволяют существенно увеличить эффективность СЭС. Проводятся эксперименты с изменением количества слоев и комбинирования, внедрение новых технологий и химических элементов. Наглядный пример - солнечные электростанции, которые используются в космической отрасли. Они имеют КПД до 40%, а новейшие лабораторные образцы показывают эффективность 47%. Но пока что подобные панели слишком дорогие и не актуальны для коммерческого использования. Теоретически этот показатель можно довести до отметки 87% и более, однако, это вопрос далекого будущего.

Как рассчитать КПД солнечной батареи

В технической документации производители солнечных панелей указывают КПД модуля и фотоэлементов. Эти значения получают экспериментальным путем в стандартных условиях. Как правило - это солнечный поток мощностью 1 кВт/кв. м при температуре фотоэлементов 25 градусов Цельсия. На практике КПД может быть выше или ниже. В наших условиях эффективность солнечных станций несколько ниже из-за особенностей погоды.
Поставщики оборудования для компании SolarMAX испытывают каждую батарею, а результаты вносят в документацию. Так они подтверждают качество своей продукции и гарантируют соответствие показателей заявленным параметрам. Из этого следует, что характеристики каждой панели на самом деле уникальны, даже если фотоэлементы сделаны из одного и того же материала, а панели одинаковы по размеру.

Для расчета КПД солнечной панели существует простая формула:

КПД = Р/10S, где:

Р - производительность (мощность) модуля;
S - площадь панели.

Так как между фотоэлементами есть расстояние, эффективность одного элемента выше эффективности солнечной панели.

Что влияет на КПД солнечной электростанции

Эффективность солнечных панелей за последние 50 лет увеличилась всего в четыре раза. Хотя теоретически их потенциал приближается к 100%. Но это в идеальных условиях, а в реальности на КПД влияет множество факторов.
Факторы, влияющие на КПД СЭС:● Погодные условия - облака, дождь и снег снижают показатель на 25%;● Время года - из-за перегрева летом эффективность фотоприемников меньше на 3-5%;● Угол воздействия солнечных лучей - лучше всего, если панели будут работать на прием света с южной стороны;● Расположение - панели не должны перекрывать друг друга, рядом не должно быть посторонних объектов, закрывающих солнце даже на короткое время;● Особенности материалов, из которых изготовлены фотоприемники - оптимальный выбор - это тонкопленочные многослойные фотоприемники. Кремниевые фотоэлементы дешевле, но не так эффективны, поликристаллические панели достаточно дорогие;● Чистота рабочих поверхностей панелей - нужно следить за тем, чтобы панели не были покрыты пылью, грязью, снегом и т.д. Профессионалы SolarMAX знают, как устанавливать солнечные батареи, чтобы загрязнения смывались естественным образом.
Солнечные электростанции в большинстве регионов Украины максимально эффективно работают не более 6 месяцев в году. Кроме того, следует принимать во внимание ограниченный рабочий ресурс фотоэлементов и так называемую деградацию. В среднем КПД солнечных панелей снижается на 0,5-3% в год. По этой причине не следует покупать б/у электростанции, а лучше заказать СЭС у специалистов, например, в компании SolarMAX. Опытные менеджеры проконсультируют в любое удобное время, рассчитают КПД и другие параметры солнечной электростанции в соответствии с потребностями потребителя и условиями эксплуатации.