Как работает солнечная панель в пасмурную погоду

26 июня 2023

Постоянный рост стоимости традиционных энергоносителей, а также стремление снизить влияние углеродных выбросов в атмосферу на экологию, существенно повышает интерес к альтернативным источникам энергии. Причем, наибольшее внимание уделяется именно солнечной энергии, поскольку технологии, позволяющие получать электроэнергию от лучей солнца, являются наиболее доступными. Не удивительно, что на крышах многих домов можно увидеть ряды соответствующих панелей, позволяющих обеспечить определенную автономность хозяйств, да еще и продавать излишки электроэнергии по «зеленому» тарифу.

При этом, остается немало скептиков, сомневающихся в эффективности такой энергетики. Причем, в качестве главного аргумента «против», выдвигается версия о неспособности функционирования солнечных панелей в пасмурные дни. Однако, например, не очень избалованные солнцем Германия, Австрия и Швеция стремительно увеличивает парк гелиостанций. Так, в 2006 году, в Германии был открыт самый большой в мире полигон электростанций, работающих от энергии солнца.

Не собираются отказываться от альтернативной энергетики и такие пасмурные города, как Сиэтл, Сан-Франциско и Лондон. Однако, вопрос о ее эффективности, при затянутом облаками небе, все же имеет место и нуждается в ответе.

Так будет ли работать гелио батарея?

В основе работы солнечной панели лежит фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии в электрическую.

Если углубляться в детали, то классическое исполнение устройства включает в себя две кремниевых пластины, одни из которых покрывается фосфором, а другая – бором. Когда солнечный свет попадает на панель, начинается движение электронов, что приводит к образованию электрического тока. Кроме того, панель пронизывают медные жилы, по которым получаемый ток направляется к электроприборам либо накопительным аккумуляторам.

То есть, для функционирования, этой конструкции нужен свет. При этом, ученые утверждают, что из всех лучей солнца, которые доходят до земли, от 5 до 95% не способны пробиться через облака. Следовательно, и от 95 до 5%, с учетом плотности облаков, могут достичь поверхности панелей.

Таким образом, солнечный свет всегда достигает земной поверхности. Поэтому, даже если небо затянуто тучами либо при рассеянном свете гелио батареи будут функционировать, но их производительность будет ниже, чем в ясный день.

Сколько дает солнечная панель в пасмурную погоду?

Да, действительно, пасмурное небо снижает продуктивность гелиостанций. Но, если всего несколько лет назад можно было говорить о невозможности их работы при такой погоде, то, сегодня, благодаря постоянно совершенствующимся технологиям, эффективность изделий постепенно увеличивается. Правда, и сейчас их КПД не отличается высокими показателями, а при пасмурной погоде, в зависимости от плотности облаков, эффективность работы может снижаться на 20-80% от номинала мощности. Однако, если в тучах имеются хоть малейшие просветы, через которые пробиваются солнечные лучи, продуктивность гелио модулей может быть существенно выше минимума, поскольку фотоэлектрические элементы будут принимать, не только прямые лучи солнца, но и свет, отраженный от туч.

При этом, нужно учесть, что солнечные панели могут отличаться кристаллическим составом поглощающего материала фотоэлектрических элементов, влияющих на коэффициент полезного действия. Причем, чем выше КПД батарей, тем менее критичным для них является плотная облачность.

Коэффициент полезного действия являет одним из основных показателей, характеризующих продуктивность панели. Он определяется соотношением мощности устройства к мощности попадающего на его поверхность излучения.

И если говорить о наиболее распространенных и популярных кремниевых элементах, то их КПД составляет:

до 23% у изделий, выполненных из кремния монокристаллического. Это сверхчистый материал, выращенный по особой технологии. Он легируется различными примесями, снижающими отражающие свойства;
14-18% у элементов из поликристаллического кремния, выращиваемого в кварцевых тиглях. Для этого используются отходы сверхчистого кремния либо кремний низкой очистки;
8% у изделий из не кристаллического аморфного кремния. Такой материал используется в производстве тонкопленочных модулей.

Таким образом, монокристаллические модели являются наиболее продуктивными, даже при пасмурной погоде. Правда, их стоимость несколько выше, чем изделий другого вида.

Як ще можна зберегти ефективність у похмуру погоду?

Щоб уникнути втрат за похмурої погоди, як, втім, і за яскравого сонця, варто:

вибирати вироби з хорошим покриттям антивідблиску, яке не буде відображати доступне випромінювання;
звернути увагу на моделі з хвилеподібною або рифленою поверхнею, що дозволяє підвищити продуктивність на 10-15%, за рахунок збільшення таким чином поверхні, що приймає світло сонця;
монтувати батареї в місцях, що не затіняються деревами або будовами;
використовувати спеціальний трекер, що дозволяє відстежувати розташування сонця та повертати до нього модулі з фотоелектричними елементами.

Але насамперед до встановлення геліо електростанції слід залучити кваліфікованих фахівців, які:

розрахують необхідну площу панелей;
визначать оптимальне місце для їх розміщення та положення, що дозволяє приймати максимум світла;
встановлять контролер необхідної потужності, що сприяє ефективній зарядці акумуляторів у години найбільшої ефективності функціонування станції.

Таким чином, навіть у похмуру погоду, сонячні батареї, хоч і набагато довше, продовжуватимуть заряджати акумулятори на зло всім скептикам.