Как измерить мощность солнечной панели

Способы измерения мощности солнечных батарей

Что нужно для того, чтобы измерить мощность солнечной батареи и не купить, например, батарею мощностью 70 Ватт с маркировкой 100 Ватт? Всего лишь самый дешёвый тестер (мультиметр) и ясная солнечная погода.

Способ №1 (самый простой).

Расположите солнечную батарею так, чтобы на ВСЮ её поверхность падал прямой солнечный свет ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО поверхности. Необходимо проводить измерения при ясной погоде в середине дня весной-летом, когда Солнце находится максимально высоко над горизонтом (угол Солнца должен быть более 42 градусов над горизонтом).

Измерьте вольтметром напряжение холостого хода (Voc), подключив щупы вольтметра к разъемам солнечной панели.

Измерьте амперметром ток короткого замыкания (Isc), подключив щупы амперметра к разъемам панели.

Посчитайте мощность по следующей эмпирической формуле: P = Voc * Isc * 0.78, где коэффициент 0,78 — это примерное усреднённое отношение паспортной мощности панели к произведению паспортных Voc и Isc.

Чтобы определить мощность солнечной батареи, у которой в паспорте указано 100 Вт, мы провели измерения напряжения и тока, которые видны на фото выше: Voc = 22.08 Вольт и Isc = 6.37 Ампера. Подставив эти значения в формулу, можно узнать, что её мощность составляет 22.08 * 6.37 * 0.78 = 109.7 Вт.

Конечно, это не точный способ измерения и он даёт погрешность около 10%, но если при таком измерении Вы насчитаете только 70-80 Вт, то стоит задуматься, сколько же Вы реально заплатите за каждый Ватт мощности.

На протяжении многих лет мы неоднократно измеряли ток короткого замыкания солнечных батарей и заметили, что весной-летом при ясном небе в Москве ток обычно лежит в пределах от 95 до 105% от номинала. Самые низкие показания тока (около 70-80% от номинала) наблюдаются зимой и связано это с очень низким углом Солнца над горизонтом и большими потерями солнечной энергии в атмосфере.

Все фото измерений сделаны в Москве, в августе при температуре около 18 градусов в очень ясную погоду, в связи с чем мощность панели превышает свой номинал.

Источник

Измеряем «солнце». ВАХ солнечных панелей своими руками

Я провожу бесплатные обследования солнечных станций, в результате чего в меня летят тапки мне делают замечания, что для предъявления гарантийных претензий нужно измерять именно падение мощности солнечной панели, к которой в основном и привязана гарантия. Так я пришел к необходимости обзавестись собственным прибором по снятию ВАХ ( IV Curve ) солнечной панели. Как сделать его самому за

Вступление

К сожалению, тестирование солнечных панелей даже профессиональным прибором, не является достаточным условием для производителя. Для полноценного юридического статуса и возможности вести диалог на равных с производителями солнечных панелей, нужно пройти сертификацию TÜV SÜD. Ни одной сертифицированной лаборатории в Украине нет. Я писал в головной офис TÜV SÜD, но наверно что то пошло не так.

Но пока я читал про алгоритмы, то набрёл на IV Swinger 2, где сделали уже мопед создание которого расписано пошагово и очень чётко. При этом создатель инструкции очень толковый и общительный человек, за что ему отдельное спасибо.

Характеристики этой модификации покрывают все современные панели, в отличии от старых версий профессиональных измерителей. Снятие ВАХ солнечной панели занимает не более пары секунд. Единственным минусом является слабая масштабируемость по напряжению, и одним махом измерить параметры всего стринга солнечных панелей им нельзя, только отдельного экземпляра. Но даже сняв параметры всего стринга, всё равно нужно найти ту самую панель, которая так повлияла на общий результат, а ведь это именно то, что мы уже умеем!

Сборка

Далее процесс простой, но растянутый во времени.

Инструкция настолько подробная, что аж скулы сводит сборка напоминала конструктор лего.

Беда пришла откуда не ждали.

Для более точной настройки, а мне очень хотелось утереть нос владельцам приборов за 1К получить максимальную точность, есть возможности дополнительной точной калибровки. Для этого нужен блок питания на 100 В, который у меня как раз применяется для электролюминесценции.

Итого накрылась материнка и свежесобранный прибор, которым я успел проверить только пару аккумуляторов. Все детали, кроме плат, я заказывал впритык, поэтому еще минус пару недель, на повторную доставку сгоревших компонентов.

Первые тесты

Желание провести первый реальный тест распирало, поэтому погодные условия не брались в расчёт.

Долгожданный первый результат. Вот так работает панель на 320 Вт зимой.

С наступлением солнечной погоды, был проведен ряд более полезных тестов, для проверки влияния того или иного типа повреждения и/или затенения на работу солнечной панели.

Снять параметры панели не успел, затенение отказывалось позировать.

Частичное “жёсткое” (обычно похожее дают расположенные вплотную дымоходы и прочие естественные преграды)

И да, это так подрос главный помощник из самой первой части, с КДПВ.

Основные проблемы, которые могут быть с солнечными панелями, и какой вид при этом должна принимать ВАХ я расписал в статье.

Натурные испытания

Опять потянулся длительный период ожидания хорошей погоды, и спустя лишь много лет пару недель я смог приступить к измерениям на своей солнечной станции.

Внимание! Высокое напряжение!

Обесточиваем солнечную электростанцию, размыкаем стринги, проверяем. И только после этого переходим к следующему этапу.

ВАХ солнечной панели мощностью 280 Вт, эталон, не затенённый

Тень от оптоволокна

Тепловизор практически ничего не видит

ВАХ солнечной панели с тенью и без тени практически не отличается. Можно списать на разброс как в самих панелях, так и погрешность измерения.

Тепловизор сигнализирует о проблеме

ВАХ тоже сигнализирует о проблеме

К сожалению, стринг который у меня затеняется, отличается от остальных по к-ву панелей. Поэтому измерить точное влияние данного затенения на падение мощности всего стринга нельзя. Методом расчетов на коленке по аналогии с соседними стрингами, у меня вышло порядка 5% потерь. Инвертор умеет снимать ВАХ всего стринга, но для это нужна корпоративная лицензия, которую мне обещал представитель вендора еще с осени, в виде исключения, но как то пока не сложилось, увы.

А это я подловил выход солнца из-за долгой тучи. Панель уже успела остыть, и кратковременно показала чудеса.

Итоги

Я использовал метод сравнительного анализа, при котором снимались данные с соседних панелей. Для абсолютных значений, нужно приобрести термометр и люксметр, и впоследствии приводить результаты к STC. В плате и программе предусмотрено их подключение. Даже на визуально чистом небе, может появляться невидимая глазу дымка, которая влияет на конечный результат.

Прибор получился довольно компактный и точный. Повторяемость результатов у меня была с точностью до 1 Вт.

Если у Вас есть сомнения в работе своей солнечной станции, этот или аналогичный прибор считаю крайне необходимым и востребованным. Опять же, местные поставщики, подтверждают гарантию и по не сертифицированным приборам.

Источник

Рассчитываем мощность солнечных батарей

В технических характеристиках солнечных панелей всегда указывается показатель мощности. Но реально в течение дня столько энергии вы не получите, если они установлены статично под одним углом. Чтобы рассчитать мощность солнечных батарей, понадобится лишь несколько переменных.

От чего зависит мощность солнечных панелей

Фотоэлементы из разных материалов имеют различные показатели производительности. Так наиболее эффективно работают монокристаллические панели за счёт того, что сделаны из цельного кристалла кремния. За ними идут поликристаллические, в основе которых переработанные мелкие кристаллы. Кроме того встречаются тонкоплёночные модели, которые могут изготавливаться из самых разнообразных материалов, но иметь невысокую мощность в угоду гибких свойств.

Мощность солнечной панели — это количество электроэнергии, которое она может вырабатывать за промежуток времени.

Номинальная мощность, которую указывают производители, основывается на солнечной постоянной — 1 кВт энергии поступает на 1 м² панели. К примеру, у производителя указана мощность устройства 300 Вт — столько мы будем получать при следующих условиях:

Поддерживать такие условия очень сложно, особенно в безоблачную погоду, поэтому реальная мощность солнечных батарей во время эксплуатации будет несколько ниже.

Ещё нужно учитывать естественное падение производительности солнечных панелей по мере эксплуатации. С годами элементы изнашиваются и снабжают вас меньшим количеством электроэнергии. Производители в рамках гарантийных обязательств прописывают, какой процент КПД сохранится к определённому сроку эксплуатации.

Мощность солнечных батарей в течение месяца по формуле

Для расчётов нам понадобятся такие переменные:

При расчётах будем считать, что вы используете оптимальный угол наклона панелей, а на их поверхность не падают тени деревьев и построек. Формула расчёта мощности (производительности) солнечных батарей будет выглядеть так:

Разберём на примере. Сделаем расчёт для панели на 250 Вт, которая будет работать в Воронеже на протяжение августа. Инсоляция в этот месяц в этом регионе 5,03 кВт*ч/м², солнечных дней — 22, следовательно, облачных и пасмурных — 9. Вставляем переменные в формулу.

Мощность солнечной панели за август = 5,03 * 250 * (22 + 9 * 50%). В итоге получаем значение 33 323 Вт (33,323 кВт).

Для других месяцев показатель будет иной. Например, уже в ноябре в том же Воронеже батарея на 250 Вт выработает всего 9 кВт.

В расчётах количества панелей для вашего дома вам поможет этот материал.

Как сделать, чтобы солнечные панели работали на полную мощность

Во-первых, важно корректировать угол наклона батарей в течение года. Для этого при установке предусмотрите возможность регулировать каркас.

Также придётся регулярно очищать поверхность солнечных панелей от всевозможных загрязнений: грязь, листья и ветки, птичий помёт.

Самые искушённые могут прокачать солнечную электростанцию, чтобы получать максимум энергии в течение дня. В идеале можно использовать трекеры, которые будут перемещать панели вслед за солнцем, чтобы они как можно дольше находились под прямыми лучами. Ещё одно полезное решение — это система охлаждения для фотоэлементов, позволяющая поддерживать оптимальную температуру их поверхности.

Мощность солнечных батарей, которую указывают производители, является показателем при идеальных условиях. Рассчитать реальную мощность не составит труда, главное — корректно подставить все значения в формулу. Улучшить эти показатели можно просто своевременным уходом за панелями или с помощью дополнительных технических решений.

Источник

Как сделать расчёт солнечных батарей

Когда вы точно определились с тем, что хотите оборудовать дом солнечными панелями, начинается этап обдумывания всех нюансов. Один из важнейших моментов — это расчёт солнечных батарей. Сам расчёт несложен, больше уйдет времени на определение всех переменных.

Этапы расчёта

1. Определите уровень потребления

Самый важный вопрос — сколько электроэнергии потребляет ваше домохозяйство. Тут два варианта:

Для детального расчёта составьте список всех электроприборов в доме, включая лампочки. Выпишите мощность (Вт) и время работы каждого устройства на протяжение суток. Перемножьте два показателя и вы получите расход электроэнергии на каждый электроприбор (Вт/час). Сложив результаты, вы поймёте, сколько потребляет ваше домохозяйство в сутки, а перемножив на 30 (дней), сможете определить месячный показатель.

Мощность устройства можно посмотреть в документах на него. Нередко там сразу указана потребляемость электроэнергии.

Возьмём простой пример с несколькими потребителями.

Полученное значение неокончательно: нужно заложить расходы электроэнергии на инвертор и контроллер, а также неизбежные потери разряда-заряда аккумулятора и преобразования постоянного тока в переменный, плюс — нужно учесть пусковую мощность электроприборов. В среднем к показателю потребляемости нужно прибавить ещё 40-50% — это в основном зависит от типа оборудования, которое вы будете использовать в системе солнечной электростанции. Таким образом, в нашем примере окончательное потребление будет около 225 000 Ватт/ч (225 кВт/ч) в течение одного месяца.

2. Узнайте уровень инсоляции в вашем регионе

Инсоляция — количество солнечного излучения, которое попадет на конкретную область Земли. Для каждого региона этот показатель индивидуален. На нашем сайте можно узнать инсоляцию для вашего города, а также рекомендуемый угол наклона солнечных панелей в разные месяцы.

3. Сколько энергии вырабатывает солнечная панель

Расчёт солнечных батарей не обойдётся без значения мощности одной солнечной панели. Если вы ещё не определились с выбором панели, то возьмите значение, на которое ориентируетесь. Потом цифру можно корректировать.

Учитывайте, что производители указывают номинальную мощность панелей. Если заявлено 300 Вт, значит столько энергии вы будете получать в период максимальной солнечной активности, когда погода безоблачная и лучи падают на панели под прямым углом. Максимальная (пиковая) солнечная активность зависит от региона и времени года, то есть она непостоянная. Из этого следует, что в разные времена года один и тот же набор солнечных панелей будет вырабатывать разное количество энергии. Тут нам и понадобится значение солнечной инсоляции.

Чтобы определить, сколько энергии может дать 1 солнечная панель в вашем регионе, используем такую формулу:

Мощность панели = солнечная инсоляция x пиковая мощность солнечной панели x 30 дней.

Для примера посчитаем, сколько выработает солнечная панель на 300 Вт в Москве в месяц, если использовать её в июне.

5,55 x 300 x 30 = 49 500 Вт (49,5 кВт)

4. Рассчитываем, сколько нужно солнечных панелей

Мы знаем, сколько энергии потребляет наш дом в месяц и знаем, сколько может выработать энергии одна панель в месяц. Формула будет простой:

Количество солнечных панелей = количество потребляемой домохозяйством энергии в месяц / количество производимой энергии одной солнечной панелью в месяц.

На нашем примере это будет выглядеть так: 225 000 / 49 500 = 4.54. Можно округлить или пересчитать с панелями другой мощности. Это результат без учёта пасмурных дней, поэтому в каждом индивидуальном случае нужно добавить некоторое количество панелей для уверенности.

Однако расчёт был для июня, когда инсоляция была максимальной. Если мы пересчитаем по тем же формулам для, например, января месяца, то в итоге получим результат 15 панелей.

Так сколько устанавливать панелей?

Мы уже поняли, что в разное время года необходимо различное количество солнечных панелей для покрытия всех потребностей домохозяйства. Ориентируйтесь на такие факторы:

Чтобы самостоятельно сделать расчёт солнечных батарей, определите, сколько энергии потребляет ваше домохозяйство, соберите данные об инсоляции в вашем регионе, высчитайте производительность батарей и используйте формулу расчёта.

Источник

Методы расчета мощности солнечных батарей

На земле существует большое количество альтернативных источников энергии. Каждый из них имеет свои особенности при использовании. И одним из самых экологичных является энергия солнечного света. На самом деле мощность солнечной энергии используется человечеством с древних времен и в различной форме:

Все это непостоянно, нагретые солнцем за день предметы ночью быстро остывают. Человечество долго думало о том, как бы сохранить мощность солнечной энергии. И только в XXI-ом столетии стало использовать ее для накопления в виде тепла и электричества. Получение электрической мощности из солнечного излучения – это довольно действенный способ. На сегодняшний день он используется для обеспечения энергией от одиночных домов до небольших поселений или комплексов. И даже учитывая крайне небольшое время качественного солнечного излучения, популярность использования панелей не утихает. Но чтобы определить целесообразность этого генератора, необходимо посчитать мощность солнечных батарей. Об этом речь пойдет ниже в статье, прежде необходимо ознакомиться с понятием «солнечное излучение».

Что такое солнечная энергия?

Солнечная энергия – на самом деле это огромная сила, но чтобы ее получить, необходимо приложить немало усилий. Все дело в том, что технологии изготовления солнечных генераторных панелей имеют высокую цену и порой при расчете выгоды может оказаться так, что установка таких у себя дома будет окупаться на протяжении десятков лет, при условии постоянно ясных дней. А на самом деле эта цифра увеличится как минимум в 5 раз, и выгода будет заметна только вашим внукам или правнукам. И то, если конструкция панелей будет надежна и сможет столько прослужить. В идеальном расчете современные солнечные батареи могут выдавать до 1,35 кВт/м кв. и для получения 10 кВт потребуется всего 7,5 кв. м панелей. Но это в идеальных условиях. В реальности — площади солнечных батарей потребуется в 5-6 раз больше для получения той же мощности.

КПД современных солнечных панелей

Современные солнечные панели обладают не так уж и большим КПД. Фотоэлемент, площадью 1 кв. м выдает в идеальных условиях 1 кВт электрической энергии. Но это условие справедливо, если расстояние от поверхности панели минимально. И солнце находиться над ней. А лучи – строго перпендикулярно к плоскости и прозрачность атмосферы составляет не менее 100%. Таким условиям соответствует лишь вершина горы в тропической зоне и ясную погоду. В нашей климатической зоне можно добиться максимум 20%. Следовательно, с 1 кв. м можно получить от 150 до 600 Вт электрической энергии. Все дело в том, что интенсивность солнца в наших широтах весьма мала. К примеру, рассматривая российские города от Архангельска до Южно-Сахалинска, за месяц эксплуатации солнечной батареи можно получить максимум 209.9 кВтч/м кв. И то, эта цифра справедлива только в Сочи. При установке солнечной панели в Архангельске, месячный максимум получится не более 159.7 кВтч/м кв.

В средних широтах, в которых собственно мы с вами и проживаем, показатель мощности солнечной энергии соответствует уровню 100 Вт/кв. м. Но и эти данные весьма неточные. Потому что при повышенной облачности эта цифра будет уменьшаться до 2 и более раз.

Виды солнечного излучения

В зависимости от потока излучение разделяется на 2 вида: рассеянное и прямое. В зависимости от вида освещения выбирается угол наклона панели, тем самым повышая КПД установки. При прямом излучении угол должен быть строго определен. При рассеянном излучении этот показатель не важен. Поскольку интенсивность освещения во всех точках пространства примерно равна. Но между двумя этими разновидностями имеется существенное отличие. Оно заключается в мощности солнечного излучения на квадратный метр. В первом случае она многократно раз превышает второй, обеспечивая панель мощным потоком фотонов. Но таких ясных деньков в наших широтах, да и по всей планете, не так уж много. Поэтому производителям панелей приходиться использовать весь научно-технический потенциал, чтобы получить максимум энергии из того излучения. Такие технологии станут многим не по карману. Не говоря уже о сроке окупаемости, который может стать непостижимым на нашем веку.

Как распределяется энергия в солнечном спектре?

Солнце представляет собой универсальный генератор, который вырабатывает потоки световой энергии не только различной мощности, но и различной частоты, что говорит о возможности разложения солнечного света в спектр. Весь его охватить не удастся, потому что принимающее тело должно быть идеально черного цвета. Тем более что не все виды излучений доходят до поверхности земли. Самые активные и энергонесущие потоки поглощаются другими телами в космосе и атмосфере. Задачей человечества стало определение диапазона частот, в котором поток световой энергии максимален. Традиционно спектр раскладывается не по частотам, а по длинам волн. И его грубо можно разделить на 3 зоны:

Зоной, где энергия фотонов самая высокая, является именно первый диапазон, но в нем частиц ничтожно мало, по сравнению с видимым диапазоном света. Поэтому для получения электрической энергии стали использовать именно видимый и инфракрасный диапазоны с длинами волн от 380 до 1800 мкм. Все, что выше относится к радиочастотному диапазону и энергия здесь также мала, по причине практически полного отсутствия энергии фотонов, несмотря на их большое количество и достаточную мощность солнечной энергии.

Проблема установки солнечных батарей

Главной проблемой установки солнечных батарей в наших климатических условиях является существенное различие в длительности светового дня в зависимости от поры года. Самый короткий день почти в 2,5 раза меньше самого длинного, что сказывается и на энергии излучения, которому зимой еще приходиться преодолевать и более толстые слои атмосферы. Следовательно, использование солнечных батарей в зимний период не даст никакой выгоды, а в летний период жарким днем выдаст не меньше энергии, чем на экваторе.

Что необходимо учитывать при расчете солнечного генератора

Солнечный свет, как и любая другая физическая величина, имеет ряд параметров. Они должны использоваться при расчете генератора. К ним относятся:

Размещение панелей

В наших климатических условиях важно предусмотреть систему автоматической коррекции положения панелей. Поскольку интенсивность солнечной энергии изменяется с течением дня, очень

Автоматическая коррекция положения панелей

Необходимо, чтобы лучи падали на приемные элементы перпендикулярно. Благодаря этому выбивая из них больше заряженных электронов. Но чтобы это обеспечить придется организовать поворот или наклон солнечных батарей с ходом солнца. При угле падения лучей в 30 градусов, коэффициент отражения лучей составляет не менее 5%. А 95% световой энергии оказываются полезными. При увеличении угла отражения до 60 градусов, потери вырастают вдвое. А при угле отражения 80 градусов коэффициент потерь находиться на отметке 40%. Но кроме угла отражения немаловажное значение имеет эффективная площадь перекрытия панели солнечным потоком. Эта величина расчетная. И находиться из отношения реальной площади к синусу угла между плоскостью и направлением солнечных лучей. В итоге: для получения постоянно качественного потока, панели необходимо время от времени поворачивать к солнцу. А это соответственно будет требовать определенных технологий, что оказывается весьма дорогостоящим удовольствием.

Ориентация панелей в одной плоскости

Можно пойти и простым путем, ориентировать солнечную батарею в одной плоскости под определенным углом. Например, для Москвы, расположена на 56 градусах широты) угол наклона к горизонту составит 56 градусов. А угол отклонения от вертикали 34 градуса. Тогда потребуется лишь обеспечить панели вращением в одной плоскости и возврат ее в исходную точку. Все это удорожает систему и делает ее менее надежной.

При конструировании системы поворота панелей большое значение имеет вес рамы, на которой будут располагаться фотоэлементы. И как следствие получается, что на вращение неоправданно расходуется мощность солнечной энергии. И это снижает количество полезной энергии.

Выбор фотоэлектрической системы для построения солнечного генератора

Для построения действительно качественного солнечного генератора необходимо учесть следующие данные:

КПД и мощности

Показатели энергии

Источник