Каковы разумные ожидания в отношении эффективности современных солнечных панелей?

Если вы живёте в северном полушарии, то, вероятно, низкие показатели связаны с тем, что зимой солнце находится ниже над горизонтом. (Когда солнце низко над горизонтом, оно проходит через большее количество слоёв атмосферы, прежде чем достигнет земли.) Предположительно, летом у вас будут более высокие показатели.

Кроме того, угол наклона панелей должен соответствовать вашей широте. Если ваши панели установлены на крыше и наклонены не под оптимальным углом (или не направлены строго на юг), это снизит их эффективность. В любом случае, если у вас нет панелей с функцией отслеживания или вы не меняете наклон постоянно, ваши панели будут направлены точно на солнце только два раза в год, а в остальное время будут слегка смещены.

На этом сайте есть подробное описание углов наклона, но в итоге, если у вас есть фиксированный массив, расположенный под оптимальным углом, вы получите только 71 % экспозиции по сравнению с тем, если бы у вас был массив с отслеживанием, постоянно направленный на солнце. Если ваш угол не оптимален, то, очевидно, результат будет ещё хуже.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Следует также отметить, что ваше определение «оптимального угла» для фиксированного массива зависит от того, что именно вы пытаетесь оптимизировать. На это можно посмотреть с нескольких точек зрения:

1. Вырабатывайте как можно больше энергии в течение всего года. 71 % относится к этому варианту.
2. Вырабатывайте как можно больше энергии летом, когда потребление электроэнергии может быть выше из-за кондиционеров и/или покупка электроэнергии в сети может стоить дороже. Угол будет меньше [массив направлен выше], чем в варианте 1), так как летом солнце находится выше в небе. Зимой потребление будет ниже, чем в варианте 1).
3. Старайтесь вырабатывать энергию равномерно в течение всего года. Это будет больший угол [массив, направленный ближе к горизонту]. При таком подходе выработка электроэнергии зимой увеличивается по сравнению с 1) за счёт некоторого снижения выработки летом.

Это немного ниже нормы, но не критично. У меня на крыше установлена солнечная батарея мощностью 3,3 кВт, и в пиковые часы я могу получить 2,7 кВт переменного тока после инвертора, то есть КПД составляет около 80%. Я живу в Северной Калифорнии, где летом бывают прохладные и солнечные дни.

Поскольку вы находитесь в США, вам стоит обратить внимание на калькулятор PVWatts. Этот небольшой инструмент запрашивает у вас множество данных, таких как размер панели, номинальная эффективность, угол установки, эффективность инвертора и т. д., а затем сопоставляет их с историческими данными о солнечной активности в вашем конкретном регионе (широта/долгота), чтобы рассчитать, сколько энергии вы должны получать ежемесячно. Вероятно, это самый точный из доступных инструментов. Если вы не попадаете в эту категорию, возможно, пришло время поговорить с вашими монтажниками.

У вас есть 56 модулей мощностью 240 Вт. Каждый из них вырабатывает 240 Вт при стандартных условиях тестирования (STC). Стандартные условия тестирования определяются как 1000 Вт/м^2 облучения, температура 25 °C и спектр AM1.5G. Такие условия редко достигаются на открытом воздухе. Если температура выше или облучение ниже стандартных условий тестирования, вы получите меньше энергии.

Обычно температура модуля на солнце достигает 25 °C только в том случае, если температура воздуха близка к нулю, поэтому в Финиксе вы, скорее всего, никогда не добьётесь такого результата. Температурный коэффициент мощности для ваших модулей должен быть указан в техническом паспорте. Для кремния он составляет около -0,45 %/°C. Таким образом, когда на улице 120ºF, а модули работают при температуре на ~ 25ºC выше этой, сама по себе температура приведет к тому, что матрица будет работать на ~ 22% ниже номинальной, даже если все остальное идеально.

Интенсивность излучения, которая вас интересует, — это интенсивность излучения в плоскости массива (POA), то есть количество солнечного света, попадающего на поверхность, наклоненную под тем же углом, что и массив. По меркам жилых помещений ваш массив просто огромен. Если все элементы расположены под одним углом наклона (близким к широте наклона) и под одним азимутальным углом (направлены на юг), то в большинстве солнечных дней в любое время года можно ожидать, что интенсивность излучения в точке приёма составит почти 1000 Вт/м^2. Если разные части массива направлены в разные стороны, то одна из них обычно будет работать лучше других. Если это не учитывается при проектировании и использовании нескольких инверторов или многорядных инверторов, то из-за этого несоответствия вы можете терять энергию. И, как уже упоминалось, если угол азимута не направлен строго на юг, а угол наклона не близок к широте, вы будете терять энергию из-за низкого угла падения солнечных лучей на батарею.

Вы также верно подметили, что даже простое подключение модулей друг к другу и к инвертору может привести к дальнейшему снижению мощности. Если какой-либо из модулей частично затенён, вы теряете больше энергии, чем просто ту часть, которая затенена. Если ваш инвертор недостаточно мощный или работает при очень высокой температуре, он будет вырабатывать меньше энергии, так как модули будут работать не на максимальной мощности. Вы можете проверить мощность своего инвертора в его техническом описании. Если она ниже общей мощности массива, отправьте его обратно.

Воспользуйтесь этим сайтом, чтобы узнать температуру и уровень освещённости в Финиксе. Обратите внимание, что вам нужно будет рассчитать освещённость на уровне глаз по приведённым здесь значениям прямой и горизонтальной освещённости.

Используйте эту страницу для расчёта положения Солнца. Если вы укажете азимут вращения поверхности и углы наклона поверхности, то сможете определить угол падения солнечных лучей на ваш массив.