Переглядаючи сторінки інтернет-магазину з продажем сонячних батарей, Ви можете побачити різноманітність пропозицій за розмірами та потужністю. Потужність — це перший параметр, який відразу впадає у вічі. Але швидше за все, серед вас знайдуться ті, хто не зовсім розуміє суть цього параметра, що саме він означає, чи це багато чи мало?
Отже, Ваш погляд впав на сонячну батарею, в характеристиках якої написано, наприклад, 320 Ватт (Вт). Це буде батарея стандартного розміру, яка використовується для будівництва домашніх і промислових сонячних електростанцій. Потужність електричних приладів вимірюється у Ватах, це також стосується і приладів, які виробляють електроенергію. Ще важливий параметр – кількість спожитої електроенергії, вимірюється він у кВт·год (кіловат-годинах). Якраз у квитанції за оплату електроенергії, яку ми всі отримуємо, можна побачити кількість спожитої енергії за місяць у кВт·год, вартість 1 кВт·год у національній валюті, та неприємний для нас — загальний рахунок. Наприклад, лампочка потужністю 50 Вт, включена на годину, потребує 0,05 кВт·год електроенергії, електрочайник потужністю 1300 Вт, за годину безперервної роботи 1,3 кВт·год, за 2 години 2,6 кВт·год за 3 години - 3 9 кВт · год і т.д.
Повернемося до нашої сонячної батареї. Сонячна батарея потужністю 320 Вт виробить за годину 0,32 · 1 = 0,32 кВт · год електроенергії, а якби вона могла працювати цілу добу в ідеальних умовах, то вона б виробила 0,32 · 24 = 7,68 кВт · год . Але є одне "але"! Сонячна батарея не може працювати цілодобово на одній потужності. По-перше, поки що сонячні батареї не працюють уночі, а по-друге, потужність, зазначена в паспортних даних, вимірюється за певних умов, які відрізняються від реальних.
Існує кілька регламентованих стандартів вимірювання параметрів панелей: STC, NOCT, LIC, NMOT, HTC, LTC, PTC. Для того, щоб порівнювати сонячні батареї між собою, виробники домовилися проводити випробування за певних умов. Нумо пройдімося за цими параметрами.
Наприклад, параметри STC (Standard Test Conditions) - стандартні тестові умови, що показують роботу сонячного модуля в ідеальних умовах, ці умови передбачають, що сонячна батарея буде освітлюватися спалахом з інтенсивністю в 1000 Вт/м2 при температурі модуля 25˚С, спектр випромінювання повинен відповідати масі повітря 1,5 (маса повітря визначає товщину атмосфери де теж відбуваються втрати сонячної енергії), а швидкість вітру повинна дорівнювати нулю. Такі умови відтворюють реальний сонячний опівдні навесні або восени в безвітряну погоду, при якому сонячне світло падає на орієнтовану на південь сонячну панель, нахилену під кутом до горизонту 37°, при висоті сонця над рівнем горизонту 41.81° і при перпендикулярних променях. Саме параметри STC ви побачите на наклейках зі зворотного боку сонячного модуля.
Звичайно, STC – це лабораторні умови, які не дають реальної картини, тому для оцінки впливу реальних умов на продуктивність модуля були прийняті додаткові параметри.
NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) – температура модуля за типових умов експлуатації. Номінальна робоча температура сонячного елемента вимірюється при освітленні з інтенсивністю 800 Вт/м2 та температурі повітря 20˚С. Електричний ланцюг при цьому розімкнений, кут нахилу модуля становить 45º з орієнтацією на південь. Чим нижче NOCT, тим краще працюватиме модуль у реальних умовах. Але NOCT теж не є умовами для випробувань модулів, це один з параметрів модуля. По NOCT можна визначити якість збирання самих модулів. У реальних умовах модулі мають температуру на 15-30 градусів вищу, ніж температура навколишнього повітря. Хороші модулі не будуть нагріватися вище 40-45 ˚С Ось чому важливо дотримуватися рекомендацій щодо монтажу. Саме тому робиться проміжок між покрівлею та самими панелями, про що ми писали в нашій статті про системи кріплень для сонячних панелей.
Погано зібрані модулі перегріваються, що веде до втрати потужності. Середній показник NOCT становить близько 48 ˚С. Панелі гарної якості мають мінімальний показник NOCT, а панелі з NOCT вище 50 ˚C краще не купувати.
У паспортних даних можна зустріти такі параметри як LIC (Low Irradiance Conditions) — умови низького освітлення. Використовується для визначення продуктивності сонячної батареї при низькій освітленості, симулюючи зимові умови при освітленості 200 Вт/м2, температуру модуля 25˚С при відсутності вітру та спектрі 1,5.
NMOT (Nominal Module Operating Temperature) — номінальна робоча температура модуля, вимірювання проводяться при випромінюванні 800 Вт/м2 при температурі навколишнього середовища 20 ˚С, швидкості світла 1 м/с та спектрі коливань АМ 1,5.
HTC (Hight Temperature Conditions) – умови високих температур. Модулі тестуються при високих температурах модуля 75°C, освітленості 1000 Вт/м2 і спектрі AM 1.5
LTC (Low Temperature Conditions) – умови низьких температур, а ці умови мають на увазі температуру модуля 15°C, освітленість 500 Вт/м², швидкість вітру 0 м/с та спектр при AM 1.5
PTC (Photovoltaics Test Conditions) - умови випробувань фотоелектричних елементів, ці параметри зазвичай вказуються для панелей, вироблених для американського ринку, і показують результати тестів при освітленості 1000 Вт/м2, температура тут уже встановлюється не самого сонячного елемента, а навколишнього повітря і складає вона 20˚С. Панелі повинні бути на рівні 10 м над рівнем землі, швидкість вітру 1м/с. Ці параметри менші на 10 — 15% у порівнянні з STC, що наближає до реальних умов експлуатації.
У паспорті до модуля крім табличних даних ви можете зустріти й графіки характеристик при різних випромінюваннях, а також за різних температур, що наочно демонструє продуктивність модуля в різних умовах.
А що насправді? Насправді встановлена стаціонарно сонячна батарея потужністю 320 Вт не означає, що вона зможе протягом дня виробляти максимальну потужність. Вона буде досягнута тільки в момент, коли сонячне проміння падатиме під прямим кутом у яскраву, сонячну, але при цьому не спекотну погоду, тобто умови наближатимуться до лабораторних. У прохолодну, сонячну погоду при оптимальному куті нахилу можна домогтися номінальної потужності, зазначеної в паспорті, а взимку, при мінусових температурах в сонячну погоду можна навіть вичавити потужність більшу, ніж номінальна.
Насправді сонячні модулі виробляють 75-85% від номінальної, тобто, наша панель потужність 320 Вт даватиме 240-270 Вт. Не забуваємо і про інші фактори, які впливають на продуктивність панелей, такі як бруд, затінення, втрати у проводах, електричному ланцюзі сонячної електростанції, контролерах, інверторах.
Для того, щоб досягти максимального вироблення сонячного модуля, його необхідно постійно повертати до сонця протягом дня. Для цього є автоматичні трекери стеження за сонцем. Але на практиці їх застосовують не так часто, тому що це додаткові витрати на встановлення і коштує така система недешево.
Тож скільки в середньому енергії виробить наша сонячна панель, потужністю 320 Вт за сонячний літній день у звичайних умовах? Для Київської області ця цифра буде в межах 1,6-1,7 кВт·год. на добу, а за рік така панель виробить 506 кВт·год.