Работают ли солнечные панели в пасмурную погоду?

Солнечные панели часто ассоциируются с ярким солнцем и безоблачным небом. Поэтому вполне логично возникает вопрос: вырабатывает ли солнечная электростанция электроэнергию, когда на улице пасмурно, небо затянуто облаками или идет дождь?

Короткий ответ: да, солнечные панели работают в пасмурную погоду. Но их производительность в таких условиях заметно снижается. Панелям не нужен прямой солнечный свет — фотоэлектрические элементы способны использовать также рассеянный свет, который проходит сквозь облака.

Насколько сильно снизится выработка, зависит от плотности облаков, времени года, времени суток, ориентации и угла наклона панелей, затенения, температуры и характеристик самой солнечной электростанции.

Почему солнечные панели работают без прямого солнца?

Принцип работы фотоэлектрических панелей основан не на нагревании солнцем, а на преобразовании световой энергии в электрическую. Когда свет попадает на фотоэлементы, в них возникает электрический ток.

Важно различать два типа солнечного излучения:

• прямое излучение — свет, который поступает непосредственно от Солнца;
• рассеянное излучение — свет, который рассеивается атмосферой, водяным паром, частицами пыли и облаками.

По данным Министерства энергетики США (U.S. Department of Energy), солнечное излучение, достигающее поверхности Земли, состоит из прямой и рассеянной составляющих. Облака могут практически полностью блокировать прямое излучение, однако часть света все равно проходит сквозь них или рассеивается в атмосфере.

Именно этот рассеянный свет и продолжает обеспечивать работу фотоэлектрических модулей в пасмурный день.

Насколько падает выработка солнечных панелей в пасмурную погоду?

Здесь нет одной универсальной цифры. Фразу «в пасмурную погоду панели производят 20% от номинальной мощности» можно использовать только как очень приблизительный ориентир, но не как гарантированный показатель.

Например, тонкие или светлые облака могут снизить выработку относительно незначительно. При плотной сплошной облачности солнечное излучение у поверхности Земли может быть намного слабее, а производство электроэнергии — снизиться в несколько раз.

Показателен и практический пример Международного энергетического агентства (IEA): измерения на солнечной электростанции Cirata в Индонезии показывают заметную разницу между профилем производства в солнечный и облачный день. При этом в пасмурную погоду станция не прекращала вырабатывать электроэнергию.

Работают ли солнечные панели во время дождя?

Да, работают. Сам дождь не выключает солнечную электростанцию. Основная причина резкого падения генерации во время дождя — не вода на поверхности панелей, а очень низкая интенсивность солнечного излучения из-за плотной облачности.

Если дождь слабый, а облака не слишком плотные, панели могут продолжать производить заметное количество электроэнергии. Если же идет сильный ливень и небо практически полностью закрыто темными облаками, генерация может стать очень низкой.

При этом дождь может иметь и косвенный положительный эффект: он смывает с поверхности панелей пыль и другие загрязнения. После того как облака расходятся, чистые модули могут работать эффективнее, чем до осадков.

Влияет ли температура на работу солнечных панелей?

Есть еще один интересный момент: солнечные панели не обязательно работают лучше в жару.

Фотоэлектрические модули обычно демонстрируют лучшие электрические характеристики при более низкой температуре элементов. Поэтому прохладный день с хорошим освещением может быть более благоприятным для панелей, чем очень жаркий день с таким же уровнем солнечного излучения.

Именно поэтому не стоит оценивать эффективность солнечной электростанции только по температуре воздуха. Самым важным фактором остается количество солнечного излучения, которое фактически попадает на поверхность модулей.

Работают ли современные солнечные панели лучше в пасмурную погоду?

Современные фотоэлектрические модули способны эффективно использовать рассеянный свет. Однако утверждение, что какая-либо конкретная технология «почти не теряет мощности в облачность», следует воспринимать осторожно.

В реальной системе результат определяется не только типом фотоэлементов. Важны также площадь массива, ориентация, угол наклона, затенение, характеристики инвертора, температура, чистота панелей и другие факторы.

Например, частичное затенение может быть более проблемным, чем просто равномерная облачность. Если дерево, соседнее здание или другая конструкция затеняет часть массива, выработка может падать непропорционально площади затененного участка.

Имеет ли значение ориентация панелей в пасмурную погоду?

Да. При преобладании прямого солнечного света правильная ориентация помогает получать больше энергии в течение дня. Но когда солнце скрыто облаками, доля рассеянного излучения увеличивается, а оно поступает к панели с разных направлений.

Поэтому поведение панелей в пасмурную погоду может отличаться от их работы в солнечный день. На уровне всей системы оптимальный угол и ориентация все равно определяются прежде всего ожидаемой годовой выработкой, а не отдельным пасмурным днем.

Что важнее: солнечный день или количество света в течение года?

Для владельца солнечной электростанции гораздо важнее не то, сколько было солнечных дней, а сколько электроэнергии система произвела за месяц и за год.

Например, два дня могут выглядеть совершенно по-разному:

• первый — абсолютно ясный, но зимой, когда день короткий и Солнце находится низко над горизонтом;
• второй — прохладный и пасмурный, но весной, когда световой день значительно длиннее.

Второй день не обязательно даст меньше энергии за весь день. Именно поэтому профессиональный расчет солнечной электростанции основывается на долгосрочных данных о солнечной радиации и погодных условиях, а не на простом подсчете «солнечных дней».

А что происходит зимой?

Зимой солнечные панели также работают, но общая генерация обычно ниже. Причина комплексная: более короткий световой день, более низкое положение Солнца над горизонтом и чаще неблагоприятные погодные условия.

При этом холод сам по себе не является проблемой для фотоэлектрических панелей. Наоборот, более низкая температура элементов может положительно влиять на их электрическую эффективность. Основным ограничением зимой становится именно недостаточное количество солнечного излучения и продолжительность светового дня.

Отдельный вопрос — снег. Если панели полностью покрыты снегом и свет не попадает на фотоэлементы, выработка может резко снизиться. После очистки модулей или естественного схода снега генерация восстанавливается.

Можно ли обеспечить дом электроэнергией только от солнечных панелей в пасмурную погоду?

Здесь важно разделить два вопроса: «Работают ли панели?» и «Хватит ли их выработки для всего дома?»

На первый вопрос ответ — да. На второй — не всегда.

В пасмурную погоду солнечная электростанция может производить электроэнергию, но ее может быть недостаточно для одновременной работы всех бытовых приборов. Например, если дом потребляет 2 кВт, а из-за облачности солнечная станция в этот момент производит только 500 Вт, разницу придется компенсировать из аккумулятора или электросети.

Именно поэтому для автономной системы большое значение имеет аккумуляторная батарея. В солнечный период излишки энергии можно накапливать, а во время облачности, вечером или ночью — использовать запас.

Нужна ли батарея, если солнечные панели работают в облачность?

Не обязательно. Все зависит от того, как устроена система.

Если солнечная электростанция подключена к электросети, недостаток солнечной генерации можно компенсировать потреблением электроэнергии из сети.

Если система автономная, аккумулятор становится гораздо важнее. Он позволяет использовать энергию, накопленную ранее, когда панели временно производят мало электроэнергии.

Для дома, в котором есть критические нагрузки — например, холодильник, система отопления, освещение, интернет или насос — сочетание солнечных панелей + инвертора + аккумулятора обычно намного практичнее, чем попытка рассчитывать систему исключительно на текущую генерацию панелей.

Правда ли, что в Германии солнечные панели работают даже при постоянной облачности?

Да, и это хороший пример того, почему утверждение «солнечные панели работают только там, где постоянно светит солнце» является мифом.

Германия не относится к самым солнечным регионам мира, однако фотоэлектрическая энергетика получила там широкое распространение. Причина в том, что для PV-систем важно не только прямое солнечное излучение, но и общий объем солнечной радиации, включая ее рассеянную составляющую.

Это показывает главный принцип: солнечная электростанция не обязана получать яркий прямой солнечный свет в течение всего дня, чтобы продолжать вырабатывать электроэнергию.

Правда ли, что облака иногда могут даже увеличить мощность панелей?

Да, но это нетипичная кратковременная ситуация, а не правило.

Когда Солнце находится рядом с краем облака, свет может дополнительно рассеиваться и отражаться от его краев. В результате на панель на короткое время может попасть больше излучения, чем при обычных условиях рядом с облаком.

Однако рассчитывать на такой эффект при выборе солнечной электростанции не стоит. Для практических расчетов его влияние нельзя приравнивать к стабильной солнечной генерации.

От чего на самом деле зависит выработка в пасмурную погоду?

Если нужно оценить, сколько конкретная солнечная электростанция произведет в облачный день, одного прогноза погоды недостаточно.

На результат влияют:

• плотность облаков — тонкие облака пропускают значительно больше света, чем плотный сплошной облачный покров;
• время суток — утром и вечером Солнце находится низко, поэтому доступной радиации меньше;
• время года — зимой световой день короче;
• ориентация панелей — влияет на количество получаемой энергии в течение года;
• угол наклона — определяет, насколько эффективно модули принимают излучение;
• затенение — деревья, здания и другие препятствия могут существенно уменьшать генерацию;
• чистота панелей — пыль, грязь, листья или снег уменьшают количество света, попадающего на фотоэлементы;
• температура модулей — влияет на электрические характеристики фотоэлементов;
• инвертор и другие компоненты системы — определяют, насколько эффективно полученная энергия преобразуется и используется.

Стоит ли устанавливать солнечные панели в регионе с большим количеством пасмурных дней?

Да, сама по себе пасмурная погода не является причиной отказываться от солнечной электростанции.

Но перед установкой необходимо правильно оценить ожидаемую годовую генерацию. Хорошая солнечная электростанция — это не просто определенное количество панелей на крыше. Это система, рассчитанная с учетом местного солнечного ресурса, ориентации крыши, затенения, потребления электроэнергии и желаемого уровня автономности.

Именно поэтому профессиональный расчет должен учитывать долгосрочные данные о солнечной радиации и погодных условиях.

Работают ли солнечные панели в пасмурную погоду?

Да, работают. Это подтверждается как физическим принципом работы фотоэлектрических элементов, так и практикой эксплуатации солнечных электростанций.

Панели используют не только прямой солнечный свет, но и рассеянное излучение, поэтому даже при пасмурном небе они продолжают вырабатывать электроэнергию. Однако облачность существенно снижает выработку. Чем плотнее облака и меньше солнечного излучения достигает поверхности панелей, тем меньше электроэнергии они производят.

Поэтому не стоит ожидать от солнечной электростанции в пасмурную погоду той же мощности, что и в солнечный день.

Самый важный вывод прост: солнечным панелям не обязательно яркое солнце — им нужен свет. А насколько эффективно они используют этот свет, зависит от погоды, сезона, конструкции панелей и правильности проектирования всей системы.