Что означает мощность солнечной батареи?

 
Просматривая страницы интернет-магазина с продажей солнечных батарей, Вы можете увидеть разнообразие предложений по размерам и мощности. Мощность — это первый параметр, который сразу бросается в глаза. Но скорее всего, среди вас найдутся те, кто не совсем понимают суть этого параметра. Что конкретно он означает, много ли это или мало?
 
Итак, Ваш взгляд упал на солнечную батарею, в характеристиках которой написано, например, 320 Ватт (Вт). Это будет батарея стандартного размера, которая используется для строительства как домашних, так и промышленных солнечных электростанций. Мощность электрических приборов измеряется в Ваттах, это так же относится и к приборам, которые вырабатывают электроэнергию. Ещё важный параметр — количество потреблённой электроэнергии, измеряется он в кВт·ч (киловатт-часах). Как раз в квитанции за оплату электроэнергии, которую мы все получаем, можно увидеть количество потреблённой энергии за месяц в кВт·ч, стоимость 1 кВт·ч в национальной валюте и неприятный для нас — общий счёт.  Например, лампочка мощностью 50 Вт, включённая на час, потребит 0,05 кВт·ч электроэнергии, электрочайник мощностью 1300 Вт, потребит за час непрерывной работы 1,3 кВт·ч, за 2 часа 2,6 кВт·ч за 3 часа — 3,9 кВт·ч и т.д.
 
Вернёмся к нашей солнечной батарее. Солнечная батарея мощностью 320 Вт выработает за час 0,32·1 = 0,32 кВт·ч электроэнергии, а если бы она могла работать целые сутки в идеальных условиях, то она бы выработала 0,32·24 = 7,68 кВт·ч. Но, есть одно "но"! Солнечная батарея не может работать круглые сутки на одной мощности. Во-первых, пока что солнечные батареи не работают ночью, а во-вторых, мощность, указанная в паспортных данных, измеряется при определённых условиях, которые отличаются от реальных. 
Существует несколько регламентированных стандартов измерений параметров панелей: STC, NOCT, LIC, NMOT, HTC, LTC, PTC. Для того чтобы сравнивать солнечные батареи между собой, производители договорились проводить испытания при определённых условиях. Давайте пройдёмся по этим параметрам.
 
Например, параметры STC (Standard Test Conditions) — стандартные тестовые условия, отражают работу солнечного модуля в идеальных условиях, эти условия подразумевают, что солнечная батарея будет освещаться вспышкой с интенсивностью в 1000 Вт/м2 при температуре модуля 25˚С, спектр излучения должен соответствовать массе воздуха 1,5 (масса воздуха определяет толщину атмосферы где тоже происходят потери солнечной энергии), а скорость ветра должна быть равна нулю. Такие условия воспроизводят реальный солнечный полдень весной или осенью в безветренную погоду, при котором солнечный свет падает на ориентированную на юг солнечную панель, наклонённую под углом к горизонту 37°, при высоте солнца над уровнем горизонта 41.81° и при перпендикулярном расположении плоскости солнечной панели к солнечным лучам.  Именно параметры STC вы увидите на наклейках с обратной стороны солнечного модуля.
 
Конечно, STC это лабораторные условия, которые не дают реальной картины, поэтому для оценки влияния реальных условий на производительность модуля были приняты дополнительные параметры. 
 
NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) — температура модуля при типичных условиях эксплуатации. Номинальная рабочая температура солнечного элемента измеряется при освещении с интенсивностью 800 Вт/м2 и температуре воздуха 20˚С. Электрическая цепь при этом разомкнута, угол наклона модуля составляет 45˚ с ориентацией на юг. Чем ниже NOCT, тем лучше будет работать модуль в реальных условиях. Но NOCT тоже не является условиями для испытаний модулей, это один из параметров модуля. По NOCT можно определить качество сборки самих модулей. В реальных условиях модули имеют температуру на 15-30 градусов выше, чем температура окружающего воздуха. Хорошие модули не будут нагреваться выше 40-45 ˚С. Вот почему важно соблюдать рекомендации по монтажу. Именно поэтому делается зазор между кровлей и самими панелями, о чём мы и писали в нашей статье про системы креплений для солнечных панелей. 
 
Плохо собранные модули перегреваться, что ведёт к потере мощности. Средний показатель NOCT составляет около 48 ˚С. Панели хорошего качества имеют минимальный показатель NOCT, а панели с NOCT выше 50 ˚C лучше не покупать. 
Можно встретить в паспортных данных такие параметры как LIC (Low Irradiance Conditions) — условия низкой освещенности. Используется для определения производительности солнечной батареи при низкой освещённости, симулируя зимние условия при освещённости 200 Вт/м2, температуру модуля 25 ˚С при отсутствии ветра и спектре 1,5
 
NMOT (Nominal Module Operating Temperature) — номинальная рабочая температура модуля измерения проводятся при излучении 800 Вт/м2 при температуре окружающей среды 20˚С, скорости света 1 м/с и спектре АМ колебаний 1,5.
 
HTC (Hight Temperature Conditions) —  условия высоких температур. Модули тестируются при высоких температурах модуля в 75°C, освещенности 1000 Вт/м² и спектре AM 1.5
 
LTC (Low Temperature Conditions) — условия низких температур, а эти условия подразумевают температуру модуля 15°C, освещенность 500 Вт/м², скорость ветра 0 м/с и спектр при AM 1.5
 
PTC (Photovoltaics Test Conditions) — условия испытаний фотоэлектрических элементов, эти параметры обычно указываются для панелей, произведённых для американского рынка, и показывают результаты тестов при освещённости 1000 Вт/м2, температура тут уже устанавливается не самого солнечного элемента, а окружающего воздуха и составляет она 20˚С. Панели должны находится на уровне 10м над уровнем земли, скорость ветра 1м/с.  Эти параметры меньше на 10 — 15%, в сравнении с STC, что приближает к реальным условиям эксплуатации. 
 
В паспорте к модулю кроме табличных данных вы можете встретить и графики характеристик при разных излучениях, а также при разных температурах, что наглядно демонстрирует производительность модуля в разных условиях. 
 
 
А что в реальности? В реальности установленная стационарно солнечная батарея мощностью 320 Вт не означает, что она сможет на протяжении дня вырабатывать максимальную мощность. Она будет достигнута только в момент, когда солнечные лучи будут падать под прямым углом в яркую, солнечную, но при этом не жаркую погоду, т.е условия будут приближаться к лабораторным. В прохладную, солнечную погоду при оптимальном угле наклона, можно добиться номинальной мощности, указанной в паспорте, а зимой, при минусовых температурах в солнечную погоду можно даже выжать мощность большую, чем номинальная. 
 
На практике солнечные модули вырабатывают 75-85% от номинальной, т.е. наша панель мощность 320Вт будет давать 240-270 Вт. Не забываем и про другие факторы, которые влияют на производительность панелей, такие как грязь, затенение, потери в проводах, в электрической цепи солнечной электростанции, контроллерах, инверторах. 
 
Для того чтобы добиться максимальной выработки солнечного модуля, его необходимо постоянно поворачивать к солнцу на протяжении дня. Для этого существуют автоматические трекеры слежения за солнцем. Но на практике их применяют не так часто, потому что это дополнительные расходы по установке и стоит такая система не дёшево. 
 
Так сколько в среднем энергии выработает наша солнечная панель, мощностью 320 Вт за солнечный летний день в обычных условиях? Для Киевской области эта цифра будет в пределах 1,6-1,7 кВт·ч в сутки, а за год такая панель выработает 506 кВт·ч.
03.11.2021