Методы оценки запыленности солнечных модулей

Большое количество коммерческих солнечных электростанций, построенных и успешно работающих в Украине, является причиной того, что инвесторы уделяют все большее внимание проблематике сервисного обслуживания и эксплуатации. Одним из часто задаваемых вопросов является то, как часто необходимо очищать поверхность солнечных модулей от пыли и других загрязнений. Определение разумной периодичности очищения поверхности солнечных модулей является нетривиальной задачей, так как теоретический расчет усложнен большим количеством внешних факторов. Специалисты Авенстона рекомендуют планировать такие работы, опираясь на комбинацию теоретических расчетов и практических измерений. Именно такой комплексный подход позволит получить правильную рекомендацию каждой отдельно взятой солнечной электростанции.

Из-за загрязнения поверхности солнечных батарей (пыль, грязь, листья, птичий помет) значительно снижается попадание света на фотоэлементы, что приводит к уменьшению генерации электроэнергии. Расчеты показывают, что при равномерном распределении всего 4 кубических сантиметров пыли на одном квадратном метре поверхности эффективность солнечной батареи падает на 40%. Очень часто пыль солнечных батарей вызвана не только естественными причинами, но и интенсивным движением транспорта, строительными работами или сельскохозяйственной деятельностью.

Если речь идет о частных солнечных электростанциях, то проблема решается относительно просто – достаточно периодически поливать поверхность солнечных батарей из шланга, тем самым очищая ее. Достаточно повторить эту процедуру всего несколько раз, чтобы на время устранить проблему запыленности поверхности солнечной батареи.

Проблема приобретает совсем другие масштабы, когда речь идет о промышленных солнечных электростанциях, которые могут занимать большую площадь в несколько гектар и даже больше. В этом случае на первый план выходит экономическая целесообразность – компенсирует ли будущий прирост генерации электроэнергии затраты на очистку солнечных батарей? Именно поэтому основная задача — определение момента, когда загрязнение поверхности солнечных батарей станет критическим, приводя к значительным потерям генерации электроэнергии.

Методы определения загрязненности солнечных панелей

Очистка поверхности солнечных панелей становится экономически целесообразной в момент, пока его цена меньше стоимости дополнительно сгенерированной электроэнергии, произведенной после выполнения этих работ. Определение момента, когда солнечные панели необходимо мыть – это решение сложного уравнения, при котором приходится учитывать множество факторов. Среди них – общая площадь поверхности солнечных модулей, продолжительность проведения очистки, необходимость отключения солнечной станции от сетей во время обслуживания и прочее. Например, чтобы минимизировать потери от простоев, очищение можно проводить в вечернее и ночное время. Такое решение выглядит вполне оправданным даже несмотря на более высокие тарифы клининговых компаний за работу во вторую и третью смены.

Оценка запыленности для промышленных солнечных электростанций – это уникальное решение для каждой отдельной станции, нет единого стандартного метода анализа или математической модели, которые могут дать однозначный ответ. Именно поэтому практически всегда определение необходимости в очищении фотопанелей базируется на практическом опыте и наблюдениях. Ниже описаны несколько основных методов по определению степени загрязненности рабочей поверхности солнечных электростанций.

Метод сравнения вольтамперных характеристик

Это простой способ, при котором сравнивается реальная вольтамперная характеристика с данными, которые были получены при вводе солнечной электростанции в эксплуатацию. При этом категорически нельзя пользоваться проектными данными, они ведь были рассчитаны при практически идеальных условиях. При вводе солнечной электростанции в эксплуатацию нужно провести целый ряд базовых тестов и испытаний. Они будут очень важны для дальнейшей оценки эффективности работы солнечной электростанции. Надежные и точные измерения позволяют накопить базу данных об эффективности и производительности солнечной электростанции в различных природных условиях. Эта база пригодится как для прогнозирования объемов выработки энергии, так и оценки сроков окупаемости проекта.

Следует понимать, что максимально точные сравнительные данные можно получить только в том случае, если они получены при таких же погодных условиях, что и базовые. Поскольку на практике такое осуществить сложно, данные обычно фиксируют несколько дней, чтобы получить усредненные значения, сравнивающие с базовыми показателями, зафиксированными при аналогичных погодных условиях.

Основной недостаток этого способа – он не учитывает естественную деградацию солнечных модулей или выход из строя некоторых из них. Эта погрешность со временем будет только увеличиваться. Также метод не учитывает потери при преобразовании электроэнергии из постоянного тока в переменный и т.д. Кроме того, следует иметь в виду и погрешности измерительных приборов, поэтому полученные данные будут иметь погрешность не менее ±2%.

Метод пробной мойки

Возможно сравнение результатов работы солнечной электростанции до и после очистки на примере контрольной группы панелей. Для этого выбирают либо группу солнечных батарей, расположенных внутри массива (принимая распределение загрязненности примерно равномерным), либо несколько отдельных фотопанелей в разных местах фотоэлектрической станции. Их измеряют, очищают и снимают повторные данные при примерно одинаковых погодных условиях. Сравнив результат, можно определить прирост генерации и оценить, насколько в целом оправдана очистка поверхности солнечных модулей для выполнения данной процедуры для всей солнечной электростанции.

Метод контрольной солнечной панели

Для одной солнечной батареи (или нескольких, расположенных в разных частях большого массива) производится постоянный или периодический контроль генерации электричества. Снижение объемов генерации ниже определенного уровня требует особого внимания и поиска причин снижения эффективности. Одной из которых как раз и может оказаться повышенная запыленность.

Термопарные пиранометры

Такие приборы уже давно используются при метеорологических наблюдениях и на климатических станциях. Они позволяют измерять попадающий на поверхность суммарный поток солнечной энергии. Для соблюдения точности измерений пиранометр необходимо установить в таком же направлении и под таким же углом, как установлены солнечные батареи. Так как термопарные пиранометры обладают широкой спектральной чувствительностью, то они могут точно измерить всю плотность солнечного потока, попадающую на поверхность фотоэлектрической панели. Полученные результаты позволяют легко спрогнозировать, насколько эффективно работать солнечная батарея и сравнить эти данные с ее фактической работой.

***

Климатические условия Украины достаточно благоприятны для работы солнечных электростанций. Относительно большое количество осадков во многом естественно компенсирует негативное влияние запыленности. Однако если результаты работы вашей солнечной электростанции начали ухудшаться, специалисты компании Авенстон готовы провести всесторонний анализ ее работы и рассчитать необходимость периодической мойки (очистки) солнечных панелей.

Солнечные электростанции – это одна из ключевых и многократно подтвержденных на практике компетенций для нашей компании. Мы предоставляем все необходимые услуги для проектов солнечной энергетики, все этапы реализации подобных проектов выполняются нами самостоятельно или с привлечением тщательно отобранных партнеров. В последнем случае все ключевые процессы управляются и контролируются штатными менеджерами проектов Авенстон. В списке наших солнечных проектов есть большое количество спроектированных и построенных промышленных солнечных электростанций и коммерческих солнечных электростанций. Если у вас есть планы по строительству собственной солнечной электростанции любого типа и размера, обращайтесь в компанию Авенстон!