Насколько менее эффективными являются солнечные панели, обращенные на север?

расположение домаСчитается общеизвестным, что солнечные батареи должны быть обращены на Юг, в сторону экватора (исходя из того, что Вы находитесь в северном полушарии). Это способствует максимальному производству электроэнергии круглый год, как летом, так и зимой.

Иногда, однако, домовладелец желает добавить солнечные батареи на северную сторону крыши. Это может быть для эстетических целей, а иногда и потому, что южная сторона крыши не подходит для установки солнечных батарей. Наиболее распространенное правило номер один заключается в том, что вы просто не можете сделать это. Но мы хотели бы спросить, насколько плохо установить солнечные батареи на северной стороне крыши?

Мы начали с типичного жилого домовладения в городе Шарлотт, штат Северная Каролина. Мы разработали и смоделировали солнечную установку на нашей проектно-коммерческой программной платформе Helioscope. Конструкция на южной стороне, расположенная на крыше с углом наклона 2’/12’ (9,5 °), будет производить 1361 кВт·ч / кВт/пик. Конструкция, обращенная на север на том же самом здании, будет производить 1145 кВт·ч / кВт/пик — разница 16% по сравнению с конструкцией на южной стороне. Не слишком хорошо, но не так уж и плохо, как можно было бы ожидать!

Угол наклона крыши имеет большое значение. Если установить ту же конструкцию на более пологой крыше с углом наклона 1’/12’ (4,8 °), то конструкция на южной стороне будет производить 1315 кВт·ч / кВ/пик, в то время как на северной стороне 1205 кВт·ч / кВт/пик — разница всего 8%! Если крыша круче (скажем, 4’/12’- 18,43°), то установка с северной стороны будет работать хуже на 29%. Ориентация дома тоже имеет значение. Приведенные выше примеры касаются дома с четкой ориентацией Север — Юг. Но если дом ориентирован на юго-запад (30 ° от Юга), то обращенная к экватору сторона крыши всего на 14% лучше. А если крыша расположена на 60 ° от Юга, то обращенная к экватору сторона крыши всего на 8% лучше.

Окончательные данные для разных углов наклона крыши и ориентации для г. Шарлотт приведены в таблице ниже:таблица

И, наконец, местоположение также имеет значение, так как солнечные батареи, обращенные на Север, работают тем лучше, чем ближе система расположена к экватору. Например, если бы мы были во Флориде, то по сравнению с Северной Каролине, конструкция, обращенная на север, будет работать только на 12% хуже, чем на южной стороне (по сравнению с 16% в Северной Каролине). С другой стороны, та же система в штате Массачусетс было бы на 20% хуже.

Почему же такое производство электроэнергии не так уж и плохо, как ожидалось?

Большинство людей будут искренне удивлены этими результатами, что вполне обоснованно. Расположение панелей «далеко от солнца» для многих людей значит, что Вы просто делаете что-то не то. Но есть несколько причин для установки панелей, обращенных на север: Диффузный солнечный свет будет одинаковым как для панелей, обращенных на Юг, так и для обращенных на Север. Есть два основных компонента солнечного света: прямой солнечный свет (так называемый «прямой солнечный свет») и свечение голубого неба (так называемое «диффузное отражение света»). Таким образом, в то время как обращенные к экватору панели работают лучше с прямым солнечным светом, то как те, так и другие получают одинаковое количество рассеянного света, который, как правило, составляет около 30% от энергии, получаемой солнечной электростанцией.

графикПрямой солнечный свет основывается на функции косинуса. Количество прямых солнечных лучей, которые получает солнечная панель, базируется на косинусе угла, который, как показано ниже, на самом деле несколько плоский, особенно вблизи пика. Другими словами, разница между расположением прямо на солнце в сравнении с отклонением от солнца, ненамного меньше, чем в других ситуациях.

 

Летом, когда Солнце находится в зените, установка работает наиболее продуктивно – работа панелей как с южной, так и северной стороны практически идентична в самые критические моменты. Как можно увидеть на графике ниже, для нашего первого примера в Шарлотте работа панелей, обращенных на север почти идентична выходящим на юг в летние месяцы, в период наибольшего производства. Однако, в зимние месяцы различие гораздо больше (более 20%), выход электроэнергии значительно уменьшается.

график_1.jpgУвеличение количества станций с расположением Север-Юг

Установки с «двойным наклоном» уже пользуются популярностью в коммерческих проектах на плоских крышах (продукция таких компаний, как Sun-Power, SolarCity / Zep, Everest и Renusol). Такой новый дизайнерский подход можно было бы расширить и до применения для частных домовладений. В эпоху дешевых солнечных батарей, идея, которая ранее казалась сумасшедшей, может внезапно зазвучать во весь голос.

Написать нам