1.1 Введение в солнечную энергетику

Что такое солнечные панели?

Солнечные панели (фотоэлектрические модули) — это устройства, преобразующие солнечный свет в электрическую энергию. Они состоят из множества солнечных элементов, обычно изготовленных из кремния.

Основные компоненты солнечной панели:

🔹 Фотоэлектрические элементы (солнечные ячейки)
🔹 Защитное стекло (обычно закаленное)
🔹 Рама (алюминиевая)
🔹 Задняя защитная пленка
🔹 Распределительная коробка
🔹 Герметизирующий материал (EVA)

Принцип работы

Солнечный свет → Фотоэлектрический эффект → Постоянный ток → Инвертор → Переменный ток

Ключевые факторы эффективности:

Интенсивность солнечного излучения
Угол падения света
Температура панели
Чистота поверхности ⭐

1.2 Влияние загрязнения на производительность

Статистика потерь эффективности

Тип загрязнения	Потеря эффективности
Легкая пыль	5-10%
Умеренное загрязнение	15-25%
Сильное загрязнение	30-50%
Птичий помет (локально)	До 80% на затененных ячейках
Снег (полное покрытие)	100%

Почему загрязнение критично?

Эффект затенения:

Даже небольшое затенение одной ячейки может снизить производительность всей панели
Солнечные элементы соединены последовательно
Самый слабый элемент определяет производительность всей цепи

Финансовые последствия:

Пример расчета:
Система 10 кВт × 20% потеря эффективности = 2 кВт потерянной мощности
2 кВт × 5 часов/день × 365 дней × 0,15 $/кВт·ч = 547,5 $ потерь в год

1.3 Типы загрязнений

1. Пыль и песок

Характеристики:

Самый распространенный тип
Накапливается постепенно
Особенно проблематично в засушливых регионах

Источники:

Ветер
Строительные работы поблизости
Дороги с грунтовым покрытием
Пустынные регионы

2. Органические загрязнения

Типы:

Птичий помет 🐦
Листья и пыльца 🍃
Насекомые 🦟
Плесень и мох (во влажном климате)

Особенности:

Могут быть кислотными (помет)
Трудно удаляются
Вызывают локальное сильное затенение

3. Промышленные загрязнения

Источники:

Выбросы заводов
Автомобильные выхлопы
Сажа и копоть
Химические осадки

Проблемы:

Могут образовывать стойкие пленки
Иногда требуют специальных моющих средств
Могут повредить покрытие панели

4. Природные осадки

Типы:

Снег ❄️
Лед 🧊
Минеральные отложения от дождя
Роса с пылью

5. Биологические загрязнения

Лишайники
Мох
Водоросли
Грибки

1.4 Факторы, влияющие на скорость загрязнения

Климатические факторы

Засушливый климат:

⬆️ Высокая скорость накопления пыли
⬇️ Низкая естественная очистка дождем
Рекомендуемая частота очистки: каждые 2-4 недели

Влажный климат:

⬇️ Меньше пыли
⬆️ Больше органических загрязнений
⬆️ Риск плесени и мха
Рекомендуемая частота: каждые 2-3 месяца

Умеренный климат:

Сбалансированное загрязнение
Частичная естественная очистка дождем
Рекомендуемая частота: каждые 3-6 месяцев

Географические факторы

Близость к источникам загрязнения:

Дороги: +50% скорость загрязнения
Промышленные зоны: +70%
Сельскохозяйственные поля: +40%
Побережье (соленый воздух): +30%

Угол наклона панелей:

0-10° (плоские): максимальное накопление загрязнений
10-30°: умеренное накопление
30-45°: частичное самоочищение дождем

45°: хорошее самоочищение

1.5 Когда необходима очистка?

Признаки необходимости очистки

✅ Визуальные признаки:

Видимый слой пыли или грязи
Пятна от птичьего помета
Разводы после дождя
Изменение цвета поверхности

✅ Производственные показатели:

Падение выработки на 10% и более
Неравномерная выработка между панелями
Снижение утренней производительности

Методы мониторинга

1. Визуальный осмотр

Частота: еженедельно
Использование бинокля для крышных установок
Фотофиксация состояния

2. Мониторинг производительности

Формула оценки потерь:
Потери (%) = ((Ожидаемая выработка - Фактическая выработка) / Ожидаемая выработка) × 100

3. Использование датчиков

Датчики освещенности
Системы мониторинга SCADA
Тепловизионные камеры (для обнаружения горячих точек)

1.6 Риски неправильной очистки

⚠️ Что может пойти не так?

1. Механические повреждения:

Царапины на защитном стекле
Повреждение антибликового покрытия
Трещины от ударов
Повреждение рамы и герметизации

2. Термический шок:

Резкий перепад температуры (холодная вода на горячую панель)
Может привести к микротрещинам
Риск разрушения элементов

3. Химические повреждения:

Агрессивные моющие средства
Повреждение антибликового покрытия
Коррозия рамы и креплений

4. Электрические риски:

Поражение электрическим током
Короткое замыкание
Повреждение электроники

5. Риски безопасности:

Падение с высоты
Скольжение на мокрой поверхности
Травмы от инструментов

1.7 Базовая терминология

Глоссарий

Фотоэлектрический модуль (PV Module) — солнечная панель, состоящая из солнечных элементов.

КПД (Efficiency) — коэффициент полезного действия, процент солнечной энергии, преобразуемой в электричество.

Пиковая мощность (Wp) — максимальная мощность панели при стандартных условиях тестирования (STC).

Деградация — постепенное снижение производительности панели со временем.

Горячая точка (Hot Spot) — локальный перегрев ячейки из-за затенения или повреждения.

Антибликовое покрытие (AR Coating) — специальное покрытие стекла для уменьшения отражения света.

Байпасный диод (Bypass Diode) — защитное устройство, предотвращающее повреждение затененных ячеек.

Соляризация (Soiling) — процесс накопления загрязнений на поверхности панели.

Коэффициент соляризации (Soiling Ratio) — отношение фактической выработки к ожидаемой в чистом состоянии.

1.8 Практическое задание

Задание 1: Оценка состояния панелей

Инструкция:

Найдите солнечную установку (или используйте фотографии)
Проведите визуальный осмотр
Заполните чек-лист:

ЧЕК-ЛИСТ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ
□ Общее покрытие пылью (0-100%): _____%
□ Наличие птичьего помета: Да / Нет
□ Количество пятен помета: _____
□ Наличие листьев/веток: Да / Нет
□ Видимые царапины: Да / Нет
□ Разводы от дождя: Да / Нет
□ Органический рост (мох/плесень): Да / Нет
□ Повреждения рамы: Да / Нет
□ Оценка необходимости очистки: Срочно / Скоро / Не требуется

Задание 2: Расчет потерь

Дано:

Установленная мощность: 5 кВт
Средняя инсоляция: 4,5 часа/день
Тариф на электроэнергию: 0,12 $/кВт·ч
Оценочное загрязнение: 20%

Рассчитайте:

Ежедневные потери энергии (кВт·ч)
Месячные потери энергии (кВт·ч)
Годовые финансовые потери ($)

Формулы:

Потери энергии/день = Мощность × Инсоляция × % загрязнения
Потери энергии/месяц = Потери/день × 30
Финансовые потери/год = Потери/день × 365 × Тариф

1.9 Контрольные вопросы

На сколько процентов может снизиться эффективность панели при умеренном загрязнении?
Какой тип загрязнения вызывает наибольшие локальные потери?
Что такое эффект затенения и почему он критичен?
Назовите три основных типа загрязнений.
Как угол наклона панели влияет на скорость загрязнения?
Что такое термический шок и как его избежать?
Какова рекомендуемая частота очистки в засушливом климате?
Что такое горячая точка?
Перечислите три риска неправильной очистки.
Как рассчитать финансовые потери от загрязнения?

1.10 Дополнительные материалы

Полезные ресурсы:

🌐 NREL (National Renewable Energy Laboratory)
🌐 IEA PVPS (International Energy Agency Photovoltaic Power Systems)
🌐 Калькуляторы солнечной энергии (PVWatts)

Видео-материалы:

"How Solar Panels Work" — Engineering Explained
"Solar Panel Efficiency Loss Due to Soiling" — Solar Power World
"Understanding Solar Panel Degradation" — Clean Energy Reviews

📝 Резюме урока

Ключевые выводы:

✅ Загрязнение солнечных панелей может снизить эффективность на 5-50%

✅ Основные типы загрязнений: пыль, органика, промышленные выбросы, природные осадки

✅ Частота очистки зависит от климата, географии и угла наклона

✅ Неправильная очистка может повредить панели и снизить их срок службы

✅ Регулярный мониторинг состояния панелей критически важен

✅ Финансовые потери от загрязнения могут быть значительными

Подготовка к следующему уроку:

В Уроке 2 мы изучим:

Инструменты и оборудование для очистки
Моющие средства и их выбор
Технику безопасности
Пошаговые процедуры очистки