Панели на восток и запад: как меняется заряд накопителя и нужна ли тогда батарея меньше
Если крыша смотрит на восток и запад, а не на юг, станция выработает за год меньше, но распределит энергию иначе: больше утром и вечером, меньше в полдень. Для накопителя это значит меньший полуденный излишек и больше прямого потребления. Ниже — таблица профилей и расчёт на примере дома со станцией 8 кВт: где батарею можно взять поменьше, а где нет.
Что меняется при повороте панелей с юга на восток и запад
Панели, обращённые на юг, получают максимум в полдень и дают колокол с высокой вершиной. Две плоскости, одна на восток, другая на запад, дают два невысоких пика: утром и во второй половине дня. Сумма за сутки у такой схемы ниже, но вершина полуденной мощности сглаживается, а выработка в утренние и вечерние часы выше, чем у южной.
Насколько меньше энергии за год, зависит от угла наклона, широты и затенения. Универсального процента мы не называем: для Беларуси он должен рассчитываться для вашей крыши. Сделать это можно в калькуляторе выработки или в PVGIS, задав азимут каждой плоскости. Ориентацию и угол наклона отдельно разбирает статья про ориентацию и угол панелей.
Часовой профиль: юг и восток–запад словами
Возьмём типичный июльский день для станции 8 кВт. Для юга по месячному значению Минска, 131,1 кВт·ч с 1 кВт, суточная выработка 8 × 131,1 / 31 ≈ 33,8 кВт·ч. Для восток–запад примем условно на 12 % ниже, около 29 кВт·ч. Это допущение для иллюстрации, не измерение. Распределим по блокам времени.
| Время суток | Юг, кВт·ч | Восток–запад, кВт·ч | Потребление дома, кВт·ч |
|---|---|---|---|
| 05–09 | 2 | 5 | 3 |
| 09–12 | 9 | 7 | 2 |
| 12–15 | 12 | 6,5 | 2,5 |
| 15–18 | 8 | 7 | 2,5 |
| 18–21 | 2 | 3,5 | 5 |
| Итого за день | 33 | 29 | 15 + ночь 3,2 |
В потреблении дома стоит вечерний пик (ужин, техника, свет), небольшая утренняя нагрузка и постоянный фон. Ночью с 21 до 05 часов условно уходит ещё 3,2 кВт·ч. Профиль тоже условный: подставьте свой по счётчику или данным инвертора.
Считаем прямое потребление и излишки
Прямое потребление в каждом блоке — меньшее из значений выработки и нагрузки.
- Юг. 2 + 2 + 2,5 + 2,5 + 2 = 11 кВт·ч идёт сразу в дом. Излишек за день 33 − 11 = 22 кВт·ч.
- Восток–запад. 3 + 2 + 2,5 + 2,5 + 3,5 = 13,5 кВт·ч сразу в дом. Излишек 29 − 13,5 = 15,5 кВт·ч.
Теперь посмотрим, сколько дому нужно от батареи после прямого потребления. На юге вечером недостаёт 5 − 2 = 3 кВт·ч, плюс ночь 3,2 кВт·ч, итого 6,2 кВт·ч. В схеме восток–запад вечером недостаёт 5 − 3,5 = 1,5 кВт·ч, плюс ночь, итого 4,7 кВт·ч. С учётом КПД цикла и запаса глубины разряда получаем ёмкость порядка 7–8 кВт·ч для юга и 5–6 кВт·ч для востока–запада в ясный летний день.
Излишек, который не поместился в батарею, в Беларуси частное лицо в сеть не продаёт, поэтому он либо теряется (инвертор ограничивает мощность панелей), либо уходит в нагрев воды или другую полезную нагрузку. При 10 кВт·ч батареи на юге останется без дела примерно 22 − 9 = 13 кВт·ч, при 6 кВт·ч на востоке–западе — около 15,5 − 5,5 = 10 кВт·ч. Разница по неиспользуемому излишку невелика; а вот нужная ёмкость заметно ниже.
Оговорка про сезон
Расчёт для ясного летнего дня. Осенью и зимой всё иначе: энергии мало при любой ориентации, а вечернюю нагрузку покрывает сеть или батарея, заряженная от неё. Выигрыш востока–запада по ёмкости работает летом и в межсезонье, но не зимой. Подробнее о зимнем режиме — в разборе про резерв на сезон.
Таблица: ориентация, профиль выработки, роль батареи
| Ориентация | Профиль выработки | Роль батареи |
|---|---|---|
| Юг | Высокий пик в полдень, мало утром и вечером | Забирает полуденный излишек и отдаёт его вечером и ночью; нужна ёмкость под вечерний пик |
| Восток–запад | Два невысоких пика, больше энергии утром и вечером | Вечер частично закрыт прямой выработкой; ёмкость меньше, зарядка и разрядка сдвинуты позже |
| Юго-восток и юго-запад | Промежуточный вариант, пик смещён | Нужно считать для конкретного дома по часовому профилю |
| Плоская крыша с наклоном 10–15° в обе стороны | Широкий невысокий пик, плотная посадка панелей | Похожа на восток–запад; важна взаимная тень рядов |
Что учесть кроме ёмкости
Две плоскости требуют двух входов MPPT: каждая сторона работает на свой вход, иначе несогласованные напряжения на разных наклонах снижают выработку. У многих гибридных инверторов входов два и больше, но проверять это нужно до покупки. Мощность по входам тоже ограничена, и разделение панелей «пополам» должно укладываться в диапазон.
Вечерняя выработка запада полезна, пока солнце стоит достаточно высоко. Если на пути лучей к западу окажутся деревья и соседние здания, тень вечером сведёт эффект на нет. Как тень влияет на цепочки панелей, показано в разборе про затенение.
Наконец, восток–запад часто выбирают не из-за накопителя, а потому что крыша двускатная и юг недоступен. Тогда вопрос не в том, что лучше, а в том, как правильно рассчитать ёмкость под имеющуюся крышу.
Когда схема восток–запад не даёт выигрыша по батарее
Если дом в основном потребляет днём, например работает дома семья с детьми, кондиционер или тепловой насос и электроплита в полдень, то полуденный пик юга как раз уходит в прямое потребление, и излишка почти нет. Тогда разница в ёмкости батареи между схемами мала, а южная ориентация даёт больше энергии за год. Выигрыш восток–запад заметен там, где дом пустует днём, а нагрузка сосредоточена утром и вечером: работающие жильцы, дача выходного дня, мастерская с утренней сменой.
Второе исключение: батарея нужна не для самопотребления, а как резерв на случай отключения. Резерв на несколько часов считается по нагрузке, а не по профилю выработки, и ориентация панелей на него почти не влияет. О том, как считать такой резерв, можно прочитать в калькуляторе резервного питания.
Практический порядок такой: сначала снимите суточный профиль потребления за несколько типичных дней, затем смоделируйте выработку для двух вариантов в PVGIS по часам и сравните прямое потребление. Если разница в излишках невелика, выбирайте ориентацию по годовой выработке и условиям крыши, а батарею считайте по вечеру и ночи.
Частые вопросы
Восток–запад заменяет накопитель?
Нет. Он выравнивает выработку по дню, но ночью и зимой солнца всё равно нет. Накопитель остаётся нужен для вечера, ночи и резерва; схема восток–запад лишь позволяет взять меньшую ёмкость.
Сколько теряется в годовой выработке?
Зависит от наклона, широты и тени. Точное число для вашей крыши даст расчёт PVGIS или наш калькулятор выработки, а не общая цифра из статьи.
Выгоднее ли ставить больше панелей на восток–запад?
Если крыша позволяет, добавление панелей компенсирует меньшую удельную выработку. Предел задаёт мощность инвертора и сечение кабелей, а не только площадь.
Нужен ли тогда инвертор помощнее?
Нет, обычно наоборот: пик мощности ниже, поэтому панели можно загрузить больше относительно инвертора. Допустимое соотношение указано в руководстве инвертора.
Короткий вывод
Восток–запад теряет в годовой выработке, но выигрывает во времени: утро и вечер закрываются прямой выработкой, полуденный излишек меньше. В нашем примере ёмкость батареи можно уменьшить на 2–3 кВт·ч относительно южной схемы. Это сокращение, а не отмена накопителя; точный расчёт делайте по своему часовому профилю.