Солнечные панели в Сибири: Новосибирск, Омск, Красноярск
Новосибирск, Омск и Красноярск дают с киловатта панелей 1 189–1 205 кВт·ч в год — на 22–24 % больше Москвы, хотя стоят на той же широте. Оптимальный угол наклона — 44–46°. Мороз панелям не вредит, а помогает: на холоде растут напряжение и мощность. Слабое место сибирской станции — не панели, а литиевый аккумулятор, который нельзя заряжать при температуре ниже нуля, и расчёт цепочек панелей, который обязан учитывать −40 °C.
Три города по месяцам
Выработка одного киловатта панелей, кВт·ч за месяц. Расчёт PVGIS: юг, оптимальный угол, 14 % системных потерь вычтены. Москва — для сравнения.
| Месяц | Новосибирск | Омск | Красноярск | Москва (для сравнения) |
|---|---|---|---|---|
| Январь | 53,6 | 55,8 | 58,2 | 31,5 |
| Февраль | 81,6 | 83,1 | 87,7 | 54,6 |
| Март | 125,4 | 132,3 | 126,1 | 88,3 |
| Апрель | 145,8 | 146,0 | 139,2 | 110,8 |
| Май | 149,4 | 152,0 | 143,0 | 130,1 |
| Июнь | 140,4 | 137,3 | 138,6 | 131,1 |
| Июль | 137,1 | 136,0 | 130,5 | 128,2 |
| Август | 129,8 | 126,9 | 123,2 | 120,6 |
| Сентябрь | 105,1 | 102,6 | 99,2 | 85,9 |
| Октябрь | 62,0 | 59,0 | 66,2 | 49,6 |
| Ноябрь | 38,2 | 39,7 | 41,4 | 22,8 |
| Декабрь | 34,6 | 34,4 | 35,7 | 19,1 |
| За год | 1 203 | 1 205 | 1 189 | 973 |
| Оптимальный угол | 44° | 45° | 46° | 41° |
Три вещи, которые стоит заметить:
- Города почти одинаковы. Между лучшим и худшим — 16 кВт·ч с киловатта за год, чуть больше процента. Для выбора оборудования это один регион.
- Весна сильнее лета. За март, апрель и май Омск набирает 430 кВт·ч с киловатта, за июнь, июль и август — 400. В Новосибирске — 421 против 407, в Красноярске — 408 против 392. Самый сильный месяц везде май, в Омске он даёт 152,0.
- Зима не пустая. Декабрь — 34–36 кВт·ч с киловатта, в 1,8 раза больше московского. За четыре месяца с ноября по февраль сибирская станция набирает 208–223 кВт·ч с киловатта, московская — 128.
Для станции 5 кВт это 5 945–6 025 кВт·ч в год; в мае — 23–24,5 кВт·ч в сутки, в декабре — 5,5–5,8. Свою мощность можно подставить в калькулятор выработки.
Мороз панелям на пользу
Паспортная мощность панели измерена при температуре ячеек 25 °C. Всё, что холоднее, идёт в плюс: кремний прибавляет около 0,3 % мощности на каждый градус охлаждения. Если в ясный мартовский день ячейки нагреты до 0 °C, панель выдаёт на 25 × 0,3 ≈ 7,5 % больше, чем при той же освещённости летом, когда она раскалена до 60 °C и, наоборот, теряет 10 %. Вместе с чистым зимним небом и светом, отражённым от снега, это и даёт сибирскую прибавку.
Механически мороз современным панелям тоже не страшен: рабочий диапазон температур указан в паспорте, и для сибирских условий его нужно просто проверить перед покупкой. Требования есть к остальному:
- кабель — только солнечный, с изоляцией, рассчитанной на мороз и ультрафиолет; бытовой провод на холоде трескается;
- коннекторы MC4 — обжатые инструментом и одной марки с обеих сторон: контакт, который летом просто греется, зимой при перепадах температуры разбалтывается;
- монтаж кабеля — в тёплое время года; на сильном морозе изоляцию нельзя гнуть малым радиусом.
Напряжение на морозе: считать по −40 °C
Напряжение холостого хода панели растёт при охлаждении. Типичный коэффициент — 0,25–0,30 % на градус, точное значение есть в паспорте. В морозное ясное утро, в первую минуту после восхода, панель имеет температуру воздуха и ещё не нагружена — это момент максимального напряжения в году.
| Температура панели | Разница со стандартными 25 °C | Прибавка напряжения при 0,28 %/°C | Цепочка из 10 панелей по 50 В |
|---|---|---|---|
| +25 °C | 0 | 0 % | 500 В |
| 0 °C | 25 градусов | 7,0 % | 535 В |
| −20 °C | 45 градусов | 12,6 % | 563 В |
| −40 °C | 65 градусов | 18,2 % | 591 В |
Цепочка, которая по паспортным данным даёт 500 В и спокойно проходит во вход инвертора на 550 В, в январе превысит его на сорок вольт. Перенапряжение на входе выводит инвертор из строя, и гарантия такие случаи обычно не покрывает. Правило простое: число панелей в цепочке считают по самой низкой температуре, которая бывает в вашей местности, с запасом. Какие строки паспорта панели для этого нужны, объяснено в статье как читать характеристики панели.
А аккумуляторам — нет
Литий-железо-фосфатный аккумулятор — стандарт для домашних накопителей — на морозе ведёт себя иначе, чем панель.
- Заряжать ниже 0 °C нельзя. При отрицательной температуре литий осаждается на электроде в виде металла, и ячейка необратимо теряет ёмкость. Плата управления батареей заряд просто блокирует. Утром панели уже работают, а холодная батарея энергию не принимает.
- Разряжать можно, но с потерей отдаваемой ёмкости; нижняя граница указана в паспорте.
Отсюда требования к размещению:
- Лучшее место — отапливаемое помещение: котельная, техническая комната, тёплый тамбур.
- Если тёплого помещения нет — утеплённый шкаф с подогревом или батарея со встроенным подогревом ячеек, которая сама доводит себя до плюсовой температуры перед зарядом.
- Холодный гараж, веранда и уличный бокс без подогрева для сибирской зимы не подходят.
Инвертор тоже имеет нижнюю границу рабочей температуры — она указана в паспорте, и уличное исполнение корпуса ещё не означает работу при −40 °C. Подробный разбор вариантов — в статье аккумулятор и мороз; модели с подогревом ищите в разделе аккумуляторов по строке о температуре заряда.
Угол 44–46° и снег
Оптимальный угол в Новосибирске — 44°, в Омске — 45°, в Красноярске — 46°. Это круче, чем в европейской части на той же широте: раз заметная доля годовой выработки приходится на месяцы с низким солнцем, панели выгодно ставить круче.
Крутой угол решает и вторую задачу — снег. С наклона 45° он сходит сам в первый солнечный день. На пологой крыше 20–25° снег лежит до оттепели, а оттепели сибирской зимой — редкость; расчёт PVGIS снег на стекле не учитывает, так что табличные 34–58 кВт·ч за зимний месяц пологая заснеженная крыша не даст. Варианты:
- наземная конструкция или рама на плоской кровле с углом 45°, нижний край выше уровня сугробов;
- часть панелей вертикально, на южной стене или ограждении: они не собирают снег и хорошо работают при низком солнце;
- пологий скат с регулярной чисткой мягкой щёткой с земли.
Снеговую и ветровую нагрузку на крепёж определяют по карте районов СП 20.13330 для своей местности.
Экономика и удалённые посёлки
Формула окупаемости: срок = цена ÷ (годовая выработка × доля самопотребления × тариф). Ориентир цены сетевой станции — около 60 000 руб. за киловатт. Станция 5 кВт в Новосибирске при доле самопотребления 70 % замещает 4 211 кВт·ч покупной энергии в год. Умножьте на свой тариф из квитанции — получите годовую экономию. Если подставить для примера московскую ставку 8,90 руб./кВт·ч, срок выйдет около 8 лет; при тарифе вдвое ниже он вдвое длиннее. В регионах с дешёвой электроэнергией сетевая станция окупается долго, и это нужно знать до покупки. Свои цифры проверьте в калькуляторе окупаемости.
Совсем другая арифметика там, где сети нет или электричество даёт дизель-генератор. Привозное топливо делает киловатт-час заметно дороже сетевого, и панели с накопителем сокращают моточасы и расход солярки даже зимой. Как устроена такая схема, описано в статье солнце и накопитель вместо дизеля.
Частые вопросы
Правда ли, что в Сибири солнца больше, чем в Москве?
Да. Новосибирск даёт 1 203 кВт·ч с киловатта в год, Омск — 1 205, Красноярск — 1 189, Москва — 973. Сибирь суше и дальше от океана, пасмурных дней здесь меньше, особенно зимой и весной.
Будут ли панели работать при −40 °C?
Будут, и с повышенной отдачей. Проверить нужно два пункта: рабочий диапазон температур в паспорте панели и максимальное напряжение цепочки, пересчитанное на мороз.
Можно ли поставить аккумулятор на улице в шкафу?
Только в шкафу с утеплением и подогревом либо батарею с собственным подогревом. Без этого с ноября по март заряд будет заблокирован, и накопитель окажется бесполезен именно тогда, когда отключения наиболее неприятны.
Какой угол выбрать, если крыша пологая?
Оставить панели в плоскости ската. Летом и весной пологий скат работает хорошо, а именно на эти сезоны приходится основная выработка. Зимнюю часть можно добрать несколькими панелями на стене или на отдельной раме.