Методы определения запыленности солнечных батарей

Большее 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 батарей от пыли и других загрязнений. Определение разумной частоты очистки поверхности солнечных модулей является нетривиальной задачей, так как теоретический расчет затруднен большим количеством внешних факторов. Специалисты Авенстон рекомендуют планировать такие работы, опираясь на комбинацию теоретических расчетов и практических измерений. Именно такой комплексный подход позволит получить правильную рекомендацию для каждой отдельно взятой солнечной электростанции.

Из-за загрязненности 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 запыленность солнечных батарей вызвана не только природными 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 какое-то время устранить проблему запыленности поверхности солнечных батарей. 

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

Загрязнение солнечных модулей пылью

Методы определения загрязненности солнечных панелей

Очистка поверхности солнечных панелей становится экономически целесообразной в момент, когда ее цена становиться меньше стоимости дополнительной электроэнергии, выработанной после выполнения этих работ. Определение момента, когда солнечные панели необходимо мыть — это решение сложного уравнения, при котором придется учесть множество факторов. Среди них — общая площадь поверхности солнечных батарей, длительность проведения очистки, необходимость выключения солнечной станции во время обслуживания и прочее. К примеру, чтобы минимизировать потери от простоев, очистку 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 батарей — 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 очистке фотопанелей базируется на практическом опыте и наблюдениях. Ниже описаны несколько основных методов по определению 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, ведь они были рассчитаны при практически идеальных условиях. При вводе солнечной электростанции в эксплуатацию необходимо провести целый ряд базовых тестов и испытаний. Они будут очень важны для дальнейшей оценки эффективности работы солнечной электростанции. Надежные и точные измерения дают возможность 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 данные для сравнения можно получить только в том случае, если они получены при таких же погодных условиях, что и базовые. Поскольку на практике такое осуществить сложно, обычно данные фиксируют несколько дней, чтобы получить усредненные значения, которые сравнивают 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 будет только увеличиваться со временем. Также метод не учитывает потери во время преобразования электроэнергии из постоянного тока в переменный и т.д. Кроме того, стоит иметь ввиду и погрешности используемых измерительных приборов, поэтому полученные данные будут иметь погрешность не менее ± 2%.

Метод пробной помывки

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

Метод контрольной солнечной панели

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

Термопарные пиранометры

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

***

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

Солнечные электростанции — это одна из ключевых и многократно подтвержденных на практике компетенций для компаний, входящих в группу Авенстон. Мы оказываем все необходимые услуги для проектов солнечной энергетики, начиная от сопровождения девелопмента или предпроектных изысканий и заканчивая сервисным обслуживанием уже построенных фотоэлектрических станций или систем. Все этапы реализации подобных проекты выполняются нами самостоятельно или с привлечением тщательно отобранных партнеров. В последнем случае, все ключевые процессы управляются контролируются штатными менеджерами проектов Авенстон. В перечне наших солнечных проектов большое количество спроектированных и построенных промышленных солнечных электростанций, коммерческих солнечных электростанций и домашних солнечных электростанций. Если у вас есть планы по строительству собственной солнечной электростанции любого типа и размера, пожалуйста, обращайтесь в компанию Авенстон. Мы с большим удовольствием поможем вам реализовать ваш проект самым оптимальным образом.