Как рассчитать суточную генерацию солнечной энергии на квадратный метр на основе последней эффективности модулей фотоэлектрических систем

Благодаря постоянному совершенствованию фотогальванической (ФЭ) технологии, эффективность коммерческих солнечных панелей значительно повысилась, что позволяет генерировать больше энергии с той же площади. В этой статье приведено пошаговое руководство по расчету оценочного суточного выхода энергии на квадратный метр с использованием последних данных об эффективности ФЭ-модулей.

1. Основные факторы в расчете

• КПД фотоэлектрического модуля (η): Процент солнечного света, преобразуемого в электричество. По последним данным (2024–2025 гг.), эффективность коммерческих панелей варьируется от 18% до 24% для распространённых монокристаллических кремниевых модулей, а у некоторых высокопроизводительных моделей превышает 25%.

• Солнечная радиация: Количество солнечного света, достигающего поверхности земли, измеряется в киловатт-часах на квадратный метр в день (кВт·ч/м²/день). Зависит от местоположения, времени года и погодных условий.

• Коэффициент производительности (PR): Коэффициент, учитывающий потери в системе (например, температурные, в проводах, от загрязнения, неэффективность инвертора). Обычно значение PR находится в диапазоне от 0.75 до 0.85 для хорошо обслуживаемых систем.

• Часы пиковой солнечной инсоляции (PSH): Эквивалентные часы солнечной радиации при стандартных условиях испытаний (STC: 1000 Вт/м²). PSH численно равен суточной солнечной радиации в кВт·ч/м²/день.

2. Формула расчета

Ежедневное производство энергии на квадратный метр можно оценить следующим образом:

$${Е}_{\text{ежедневное}}=G\times \eta \times \text{Пр}$$Edaily​=G×η×PR

Где:

• ${Е}_{\text{ежедневное}}$Edaily​ = Ежедневная выработка энергии на квадратный метр (кВт·ч/м²/день)

• $G$G = Ежедневная солнечная радиация (кВт·ч/м²/день)

• $\eta$η = Эффективность фотоэлектрического модуля (в виде десятичной дроби, например, 0,22 для 22%)

• $\text{Пр}$Пр = Коэффициент производительности (по умолчанию 0,80, если неизвестно)

3. Пример пошагового расчёта

Предположим следующие условия:

• Местоположение: Мадрид, Испания

• Среднесуточная солнечная инсоляция (G): 5.2 кВт·ч/м²/день (среднегодовое значение)

• КПД фотоэлектрического модуля (η): 22% (0,22)

• Коэффициент производительности (PR):  0.82

Расчет:

$${Е}_{\text{ежедневное}}=5.2\text{кВт·ч/м²/день}\times 0.22\times 0.82=0.938\text{кВт·ч/м²/день}$$Edaily = 5,2 кВт·ч/м²/день × 0,22 × 0,82 = 0,938 кВт·ч/м²/день

Таким образом, каждый квадратный метр площади фотоэлектрического модуля генерирует приблизительно 0,94 кВт·ч в день при этих условиях.

4. Влияние современных высокоэффективных модулей

Использование модуля с высокой эффективностью (η = 25% или 0,25) в тех же условиях:

$${Е}_{\text{ежедневное}}=5.2\times 0.25\times 0.82=1.066\text{кВт·ч/м²/день}$$Edaily = 5,2 × 0,25 × 0,82 = 1,066 кВт·ч/м²/день

Это представляет собой повышение на 13,6% в суточной выработке по сравнению с модулем эффективностью 22%.

5. Важные моменты

• Потери от температуры: Высокая температура может снижать эффективность панелей. У большинства панелей температурный коэффициент составляет примерно -0,3% до -0,4% на каждый °C выше стандартных условий (STC, 25°C).

• Затенение и ориентация: Расчёты предполагают оптимальный наклон и ориентацию. Отклонения приведут к снижению выработки.

• Деградация: Современные панели деградируют примерно на 0,5% в год, что со временем незначительно снижает их выработку.

• Спектральные и отражательные потери: Как правило, они включаются в коэффициент производительности.

6. Справочная таблица: расчетный суточный выход энергии на м²

7. заключение

Точный расчет суточного выхода солнечной энергии на квадратный метр требует актуальных данных об эффективности модулей, местных значений освещенности и реалистичных коэффициентов потерь. Современные высокоэффективные панели с КПД более 24% могут генерировать более 1 кВт·ч на квадратный метр в день в солнечных регионах, что повышает экономические и экологические преимущества солнечных установок.

Благодаря постоянному совершенствованию фотогальванической (ФЭ) технологии, эффективность коммерческих солнечных панелей значительно повысилась, что позволяет генерировать больше энергии с той же площади. В этой статье приведено пошаговое руководство по расчету оценочного суточного выхода энергии на квадратный метр с использованием последних данных об эффективности ФЭ-модулей.

1. Основные факторы в расчете

• КПД фотоэлектрического модуля (η): Процент солнечного света, преобразуемого в электричество. По последним данным (2024–2025 гг.), эффективность коммерческих панелей варьируется от 18% до 24% для распространённых монокристаллических кремниевых модулей, а у некоторых высокопроизводительных моделей превышает 25%.

• Солнечная радиация: Количество солнечного света, достигающего поверхности земли, измеряется в киловатт-часах на квадратный метр в день (кВт·ч/м²/день). Зависит от местоположения, времени года и погодных условий.

• Коэффициент производительности (PR): Коэффициент, учитывающий потери в системе (например, температурные, в проводах, от загрязнения, неэффективность инвертора). Обычно значение PR находится в диапазоне от 0.75 до 0.85 для хорошо обслуживаемых систем.

• Часы пиковой солнечной инсоляции (PSH): Эквивалентные часы солнечной радиации при стандартных условиях испытаний (STC: 1000 Вт/м²). PSH численно равен суточной солнечной радиации в кВт·ч/м²/день.

2. Формула расчета

Ежедневное производство энергии на квадратный метр можно оценить следующим образом:

$${Е}_{\text{ежедневное}}=G\times \eta \times \text{Пр}$$Edaily​=G×η×PR

Где:

• ${Е}_{\text{ежедневное}}$Edaily​ = Ежедневная выработка энергии на квадратный метр (кВт·ч/м²/день)

• $G$G = Ежедневная солнечная радиация (кВт·ч/м²/день)

• $\eta$η = Эффективность фотоэлектрического модуля (в виде десятичной дроби, например, 0,22 для 22%)

• $\text{Пр}$Пр = Коэффициент производительности (по умолчанию 0,80, если неизвестно)

3. Пример пошагового расчёта

Предположим следующие условия:

• Местоположение: Мадрид, Испания

• Среднесуточная солнечная инсоляция (G): 5.2 кВт·ч/м²/день (среднегодовое значение)

• КПД фотоэлектрического модуля (η): 22% (0,22)

• Коэффициент производительности (PR):  0.82

Расчет:

$${Е}_{\text{ежедневное}}=5.2\text{кВт·ч/м²/день}\times 0.22\times 0.82=0.938\text{кВт·ч/м²/день}$$Edaily = 5,2 кВт·ч/м²/день × 0,22 × 0,82 = 0,938 кВт·ч/м²/день

Таким образом, каждый квадратный метр площади фотоэлектрического модуля генерирует приблизительно 0,94 кВт·ч в день при этих условиях.

4. Влияние современных высокоэффективных модулей

Использование модуля с высокой эффективностью (η = 25% или 0,25) в тех же условиях:

$${Е}_{\text{ежедневное}}=5.2\times 0.25\times 0.82=1.066\text{кВт·ч/м²/день}$$Edaily = 5,2 × 0,25 × 0,82 = 1,066 кВт·ч/м²/день

Это представляет собой повышение на 13,6% в суточной выработке по сравнению с модулем эффективностью 22%.

5. Важные моменты

• Потери от температуры: Высокая температура может снижать эффективность панелей. У большинства панелей температурный коэффициент составляет примерно -0,3% до -0,4% на каждый °C выше стандартных условий (STC, 25°C).

• Затенение и ориентация: Расчёты предполагают оптимальный наклон и ориентацию. Отклонения приведут к снижению выработки.

• Деградация: Современные панели деградируют примерно на 0,5% в год, что со временем незначительно снижает их выработку.

• Спектральные и отражательные потери: Как правило, они включаются в коэффициент производительности.

6. Справочная таблица: расчетный суточный выход энергии на м²

7. заключение

Точный расчет суточного выхода солнечной энергии на квадратный метр требует актуальных данных об эффективности модулей, местных значений освещенности и реалистичных коэффициентов потерь. Современные высокоэффективные панели с КПД более 24% могут генерировать более 1 кВт·ч на квадратный метр в день в солнечных регионах, что повышает экономические и экологические преимущества солнечных установок.