Угол наклона и ориентация панелей для широт России
Оптимальный угол наклона неподвижных панелей в России — от 34° в Махачкале до 50° в Чите, ориентация — строго на юг. Это данные PVGIS для 27 городов. Но отклонения обходятся дешевле, чем принято думать: юго-восток или юго-запад отнимают несколько процентов годовой выработки, скат 25° вместо 40° — ещё несколько. Перестраивать крышу или ставить на неё рамы ради идеального угла почти никогда не нужно.
Оптимальные углы по городам
В таблице — угол, при котором панель, обращённая на юг, даёт максимум за год, и сама годовая выработка с одного киловатта при этом угле (потери системы 14 %).
| Город | Широта | Оптимальный угол | Выработка, кВт·ч с 1 кВт в год |
|---|---|---|---|
| Махачкала | 43,0° | 34° | 1 190 |
| Ставрополь | 45,0° | 35° | 1 219 |
| Краснодар | 45,0° | 36° | 1 240 |
| Ростов-на-Дону | 47,2° | 36° | 1 211 |
| Волгоград | 48,7° | 37° | 1 209 |
| Воронеж | 51,7° | 39° | 1 110 |
| Москва | 55,8° | 41° | 973 |
| Казань | 55,8° | 42° | 1 109 |
| Санкт-Петербург | 59,9° | 43° | 912 |
| Новосибирск | 55,0° | 44° | 1 203 |
| Екатеринбург | 56,8° | 45° | 1 101 |
| Владивосток | 43,1° | 45° | 1 523 |
| Красноярск | 56,0° | 46° | 1 189 |
| Иркутск | 52,3° | 48° | 1 428 |
| Чита | 52,0° | 50° | 1 575 |
Все 27 городов с разбивкой по месяцам собраны в сводной таблице выработки, а посчитать свою станцию можно в калькуляторе выработки по городу.
Почему угол не равен широте
Расхожее правило «угол равен широте» таблица не подтверждает. В Москве широта 55,8°, а оптимум 41° — почти на 15° меньше. В Санкт-Петербурге разница 17°. Во Владивостоке, наоборот, оптимальный угол на 2° больше широты, а в Чите почти равен ей.
Причина — в погоде, а не в геометрии. Годовую выработку в европейской части страны делает лето: в Москве июнь даёт 131,1 кВт·ч с киловатта, декабрь — 19,1, разница почти в семь раз. Летом солнце стоит высоко, и ему выгоднее пологая панель. Зимние месяцы пасмурные, их вклад мал, и подстраивать под них наклон нет смысла.
В Забайкалье и Приморье зима ясная. Во Владивостоке декабрь даёт 123,2 кВт·ч с киловатта — больше, чем июнь с его 105,7. Низкое зимнее солнце там работает в полную силу, и оптимум сдвигается к крутым углам. Краснодар и Владивосток лежат почти на одной широте, а углы у них 36° и 45°.
Высота солнца: зима, лето и равноденствие
Высота солнца в полдень равна 90° минус широта плюс склонение, которое меняется от −23,44° в декабре до +23,44° в июне. Для Москвы:
- 22 декабря: 90 − 55,75 − 23,44 = 10,8°;
- в равноденствие: 90 − 55,75 = 34,3°;
- 22 июня: 90 − 55,75 + 23,44 = 57,7°.
Чтобы полуденные лучи падали на панель под прямым углом, её наклон должен быть равен 90° минус высота солнца: зимой около 79°, летом около 32°. Отсюда сезонные ориентиры. Для дачи, где живут с мая по сентябрь, выгоднее пологий угол — 25–30°. Для автономной системы, которой важна зима, — крутой, 60–70°: низкое солнце светит почти в лоб, а снег на такой панели не держится. Годовой оптимум из таблицы лежит между ними и ближе к летнему.
Сколько теряется при отклонении
Цифры ниже — ориентир для средней полосы, полученный из типичных расчётов для широт 50–56°. На юге малый угол обходится дешевле, на севере — дороже; точное значение для своего дома даёт расчёт по координатам.
| Положение панели | Потеря годовой выработки к оптимуму |
|---|---|
| Юг, 30° | 1–2 % |
| Юг, 15–20° | 5–8 % |
| Горизонтально | 13–17 % |
| Юг, вертикально (фасад, забор) | 25–30 % |
| Юго-восток или юго-запад, 30–40° | 4–6 % |
| Восток или запад, 30–40° | 18–22 % |
| Восток или запад, 10–15° | 13–17 % |
| Север, 30° | около половины |
Пример. Станция 5 кВт в Москве под оптимальным углом даёт 5 × 973 = 4 865 кВт·ч в год. Те же панели на южном скате с уклоном 20° потеряют около 6 % и дадут примерно 4 570 кВт·ч. На восточном скате при потере около 20 % получится порядка 3 900 кВт·ч. Разница между идеалом и востоком — около 970 кВт·ч в год; по московскому тарифу 8,90 руб./кВт·ч это примерно 8 600 рублей, если вся энергия потребляется в доме. В другом регионе подставьте свой тариф из квитанции.
Главный вывод из таблицы: зона «почти оптимума» широкая. Южный скат с уклоном от 25 до 50° и отклонением от юга до 30° в любую сторону теряет считаные проценты.
Восток и запад — не приговор
Дом с коньком «север — юг» имеет скаты на восток и на запад. Панели на обоих скатах дают с киловатта примерно на пятую часть меньше, но их график шире: восточный скат начинает работать рано утром, западный тянет до вечера. Для семьи, которая утром собирается на работу, а вечером готовит ужин, это означает больше энергии, потреблённой на месте, и меньше излишков в полдень.
Условие одно: панели разных скатов подключают к разным входам MPPT инвертора. В одной цепочке восточные и западные панели будут мешать друг другу весь день. Число независимых входов — один из параметров выбора, о нём рассказано в статье про гибридный инвертор.
Что делать с вашей крышей
- Южный, юго-восточный или юго-западный скат 20–45°. Ставить панели в плоскости ската, ничего не меняя.
- Пологий скат 10–15°. Тоже в плоскости ската. Рамы, поднимающие панели, увеличивают ветровую нагрузку и стоят дороже, чем потерянные проценты.
- Плоская кровля. Ряды под 10–15° с расчётом расстояния между ними — см. статью о плоской кровле.
- Скаты на восток и запад. Занять оба, развести по разным входам инвертора.
- Только северный скат. Панели на него не ставят; ищут место на земле, на навесе или на хозяйственной постройке.
- Фасад, балкон, забор. Вертикальная установка теряет четверть и больше за год, но зимой работает лучше наклонной и не собирает снег. Что из этого получается на практике — в статье о балконной станции.
Частые вопросы
Стоит ли менять угол два раза в год?
Перестановка между «летним» и «зимним» положением прибавляет несколько процентов годовой выработки. Для этого нужна рама с регулировкой и два выезда на крышу в год. Для дома выгоднее добавить панель. На наземном столе в автономной системе перестановка иногда оправдана.
Как определить, куда смотрит скат?
Проще всего по спутниковой карте: конёк дома виден сверху, и угол к направлению на север измеряется линейкой на экране. Компас в телефоне показывает магнитный север, который в России отличается от истинного на величину от нескольких градусов до полутора десятков и больше, а рядом с металлической кровлей врёт дополнительно. Впрочем, ошибка в 10° на выработку почти не влияет.
Какой угол выбрать для дачи без сети, где бывают и зимой?
Круче годового оптимума — около 60°. Летом энергии и так избыток, а зимой каждый киловатт-час на счету; крутая панель к тому же сама сбрасывает снег. Как считать такую систему — в статье про станцию для дачи без электричества.
Нужен ли трекер, который поворачивает панели за солнцем?
Для дома — нет. Трекер заметно увеличивает выработку, но это механизм с приводами, который работает на улице в мороз и требует обслуживания. Добавить несколько неподвижных панелей дешевле и надёжнее.