Кількість енергії, яку ми отримуємо від сонячної установки, залежить від декількох чинників. Вони є загальними як для систем, побудованих на основі сонячних колекторів, так і для фотоелектричних панелей.
Багато чого залежить від сезону й рівня хмарності. Думка про те, що фотоелектрична установка може забезпечувати стільки ж енергії, незалежно від пори року, є безглуздим міфом. На зміни інтенсивності випромінювання в річному циклі ми не впливаємо. Без інтенсивного сонячного світла ми не можемо розраховувати на велику кількість енергії. Саме тут криється причина низької ефективності сонячних установок у зимовий сезон. Немає сонця — немає енергії. А взимку сонце світить не тільки заслабко, але і всього кілька годин упродовж доби. Тому варто купити та порівняти автономний інвертор.
Взимку, коли споживання тепла та електроенергії є найбільшим, сонце доставляє нам його найменше. Крім того, більша частина сонячної енергії — це розсіяне випромінювання, яке важче використовувати ефективно. Це знають користувачі колекторів, продуктивність яких, безумовно, знижується навіть у похмурі літні дні.
Навіть якщо колектори матимуть 100 % ефективність, тобто будуть поглинати всю енергію, що надходить до них, без втрат (що неможливо) і їхня площа буде великою — у середині зими вони не дадуть багато енергії.
Поверхня колекторів або панелей
Якщо їх буде більше, вони поглинатимуть сонячне випромінювання, що падає на велику поверхню. Очевидно, ми отримаємо більше енергії. Однак збільшення площі колекторів не обов’язково має сенс. По-перше, це призводить до збільшення витрат. По-друге, надмірно збільшена система з рідинними колекторами створює проблеми влітку, якщо в нас немає способу використовувати велику кількість тепла, яке ми виробляємо в той час. По-третє, більша установка — це вищі інвестиційні витрати.
Установка щодо сторін світу
Оптимальним є напрямок колекторів і панелей на південь. Однак прийнятним буде досить значне відхилення на схід або захід, яке може бути компенсовано збільшенням площі. При відхиленні на 50° на захід, площа має бути збільшена на 10 %, при 50° на схід же корекція має становити 20 %.
Розміщувати такі пристрої з півночі або в постійно затінених місцях не має сенсу. На практиці це важлива проблема, тому що колектори та панелі найчастіше встановлюють на дахах, де параметр може бути далеким від оптимального, у зв’язку з такими умовами, як форма ділянки, будівлі, орієнтація на в’їзд. Додатковим обмежувальним чинником є мансардні вікна. Часто на даху просто немає хорошого місця.
Кут нахилу
Сонячні промені мають падати на поверхню поглинача під прямим кутом. Проблема в тому, що цей кут падіння змінюється залежно від пори року. Взимку сонце знаходиться низько над горизонтом, і найкращим було б майже вертикальне розташування колекторів і ланок. А влітку навпаки. Тому зазвичай вибирається універсальний параметр — 45°. Приблизно такий найбільш поширений кут нахилу дахів в односімейних будинках.
Хороший дизайн і виконання всієї установки
Погано налаштована установка не буде працювати добре, навіть якщо її компоненти будуть найвищої якості. Ідея схеми сонячних систем проста, але їхнє правильне встановлення на практиці — ні. Мало хто розуміє, наскільки ускладнює ситуацію розміщення колекторів або панелей на різних ділянках даху. Коли одні розташовуються на сонці й установка має почати працювати, інші лежать в тіні. Для колекторів у цьому випадку варто застосовувати певні циркуляційні помпи та контролери. Своєю чергою, панелям варто мати свої інвертори.
Сонячні колектори
Колектори та робоча установка використовують сонячне випромінювання для нагріву води. Цей процес проходить у кілька етапів:
- колектор поглинає й перетворює сонячне випромінювання в тепло;
- тепло отримує робоче середовище (найчастіше антифриз);
- робоче середовище тече трубами у змійовик, поміщений у резервуар для води, і передає йому тепло.
Щоб ефективно споживати отримане тепло, колектор не може випромінювати його занадто багато в довкілля. Спеціальне покриття поглинача (найчастіше на основі оксиду титану) змушує його дуже добре поглинати сонячне випромінювання, а в нагрітому стані він випромінює мало тепла.
Щоби зменшити втрати тепла (внаслідок провідності та конвекції повітря), корпус колекторів ізолюють мінеральною ватою. У вакуумних колекторах ізолятором є саме вакуум — у просторі без повітря немає провідності або конвекції, залишається тільки втрата радіації.
Електрика є більш універсальною формою енергії, ніж тепло, що отримується в сонячних колекторах. Її можна використовувати для живлення будь-якого електрообладнання, а також для опалення або отримання гарячої води.
