Назад до Сенсів
Енергія·досліджено

Зимова оптимізація PV

Чому це важливо

Кожен посібник із сонячної енергетики радить те саме: на південь, нахил «широта мінус п'ятнадцять», максимальний річний виробіток. Для будинку на мережі порада годиться, бо літній надлишок закриває зимовий дефіцит у рахунку. Для автономної будівлі вона майже марна. Річна сума — бухгалтерська фікція, коли виживання вирішує грудень: місяць, коли тепловий насос працює найтяжче, а сонце ледве піднімається над лінією дерев. У карпатську зиму по-справжньому ясних днів — два-три на місяць. Приблизно дев'яносто відсотків світла надходить розсіяним хмарами. Оптимізація під таке світло — інша дисципліна з іншими відповідями. Саме вона відділяє паперову автономність від теплого січня.

Місце в цілісній картині 001

Цей сенс — найважчий для сонячної енергетики місяць, піднесений до рівня окремої проєктної дисципліни. Його результати поширюються далі ланцюжком: зимовий виробіток вирішує, скільки батареї потребуватимуть темні тижні, наскільки жорстко керуванню енергією доведеться нормувати споживання, чи потрібен узагалі вітер і наскільки сміливою може бути чесна заявка на автономність.

Дослідження. Проєкти у світі

Два шматки фізики перетворюють зимову панель із ловця сонця на ловця неба і снігу. Похмуре небо світиться нерівномірно: південна половина всю зиму помітно яскравіша (циркумсолярне посвітління). Тож поверхня, обернена на південь, виграє навіть без прямого сонця. А свіжий сніг перетворює землю на дзеркало: альбедо 0,8–0,9. Це зменшує геометричну невигоду вертикальної панелі з ~28% до ~5%, а сама її вертикальна поверхня лишається чистою від снігу. Наше дослідження на даних PVGIS для карпатської точки показало: вертикальний паркан гранями південь-північ сягає близько 92% виробітку крутого даху за грудень-січень. І цей паркан не потребує чищення від снігу.

Ринок уже продає саме цю тезу. Німецький виробник Next2Sun пропонує вертикальні двосторонні панелі як паркан, який може купити власник приватного будинку (модулі від приблизно €250). За власними даними компанії, вертикальні масиви взимку дають більше, ніж улітку, і приблизно на 8% більше в засніжених умовах, бо панелі лишаються без снігу. Ці ж фізичні принципи підтверджено і на великій висоті, і в промислових масштабах. AlpinSolar — це 4872 двосторонні скло-скляні модулі, прикручені до стіни греблі Муттзе на 2500 м у Швейцарських Альпах. Масив виробляє близько 3,3 ГВт·год на рік, приблизно половину — взимку. За даними розробника, компанії Axpo, він дає до втричі більше зимової енергії, ніж подібна станція на рівнинному плато: над туманом повітря лишається чистим, а сніг відкидає світло назад на панелі.

Як 001 працює з цим

Це опублікований дослідницький результат 001 із заявленою невизначеністю: приріст тильної грані — інженерна оцінка, горизонт рельєфу узагальнений, панелі не обрані (фактор двосторонності коливається 0,65–0,90), конфігурація не прорахована в кошторисі. План — саме те, що має робити «жива лабораторія» далі: тестова установка з однієї-двох інструментованих вертикальних двосторонніх панелей крізь справжню зиму на Теплій Горі. Виміряні дані замінять симуляцію до того, як Unity Hub закладе ~20–30 кВт у будь-яку геометрію. Результат розрахунку розміру масиву вже впливає на загальний енергодизайн. Панелі настільки дешеві, що збільшення ФЕ-масиву із запасом — найпростіший спосіб забезпечити себе енергією на зиму. Ця дешевизна непомітно впливає й на вибір опалення: більший масив — частина того, що дозволяє повітряному тепловому насосу працювати в карпатському січні.

Зрілість: досліджено. Опублікований аналіз із визначеними невідомими; інструментований зимовий тест заплановано перед затвердженням.

Працюєте з цим? Якщо у вас вертикальні двосторонні панелі проходять справжні зими — особливо з даними снігового альбедо — ваші дані допоможуть уточнити наші. Напишіть нам.

Читати далі