Влияние высоты установки солнечных модулей на наземные фотоэлектрические системы

Аккумулятор FIAMM FG 21803

Ученые из Венгрии выяснили, что наземные фотоэлектрические модули, установленные на высоте 1,1 м, обеспечивают максимальную эффективность и выходную мощность благодаря улучшенному потоку воздуха и снижению температуры элементов. По данным их исследования, приведенная стоимость электроэнергии составляет 0,0843 доллара за киловатт-час, а сокращение выбросов CO₂ за 25 лет — 577,78 кг. При этом следует отметить, что результаты актуальны только для бетонных поверхностей.

Экспериментальная система с расширенным фоном

Исследовательская группа из Венгерского университета сельского хозяйства и естественных наук изучила влияние высоты над уровнем земли на производительность наземных фотоэлектрических модулей.

Контролируемый полевой эксперимент проводился с использованием одинаковых поликристаллических модулей, установленных на разной высоте, чтобы изолировать влияние высоты установки модуля над бетонным основанием.

«Несмотря на то, что в ходе обширных исследований была оптимизирована производительность фотоэлектрических систем за счет изменения угла наклона, азимута и расстояния между рядами, систематические исследования высоты установки модулей в традиционных наземных фотоэлектрических системах по-прежнему проводятся в ограниченном объеме, — отмечают ученые. — В существующих исследованиях влияние высоты установки рассматривалось в основном в рамках конкретных областей применения, таких как зеленые крыши, агрофотоэлектрические системы и плавучие фотоэлектрические установки, а также в рамках более широких стратегий управления тепловыми процессами, при этом высота установки не рассматривалась как самостоятельный параметр проектирования».

Эксперимент проводился в Гёдёллё, в центральной части Венгрии, 21 сентября 2025 года с 10:00 до 16:00. Экспериментальная установка включала три идентичных фотоэлектрических модуля, каждый из которых был установлен под фиксированным углом наклона 45° и ориентирован на юг для равномерного воздействия солнечных лучей. Площадь всех модулей составляла 0,55 м2, максимальная мощность каждого — 60 Вт. Они были установлены на одной плоскости, но на разной высоте: 0,7 метра, 1,1 метра и 1,6 метра.

Ученые провели тщательно спланированный эксперимент, чтобы определить оптимальную высоту для получения максимального количества энергии и повышения общей эффективности фотоэлектрической системы. Они объяснили, что для точного и тщательного сбора данных использовался ряд приборов с высокой степенью калибровки. Сбор данных проводился с небольшими интервалами в течение нескольких часов, что позволило собрать значительный массив данных для анализа.

Исследовательская группа сообщила, что фотоэлектрический модуль, установленный на высоте 1,1 м над землей, стабильно демонстрировал наилучшие показатели, достигая пиковой мощности 39,1 Вт и среднего КПД 6,67 %. Модули, установленные на высоте 0,7 м и 1,6 м, показали более низкие средние значения мощности — 25,34 Вт и 19,70 Вт, а также средний КПД 5,35 % и 4,29 % соответственно. По их мнению, превосходная производительность на высоте 1,1 м объясняется улучшенным воздушным потоком и умеренным альбедо, что снижает температуру элементов и повышает электрическую мощность.

Команда добавила, что статистический анализ с использованием дисперсионного анализа (ANOVA) — статистического метода, применяемого для определения наличия существенных различий между средними значениями в трёх или более группах, — и критерия достоверных различий Тьюки (honestly significant difference, HSD) — апостериорного статистического метода — подтвердил, что различия в мощности и эффективности на разных высотах были весьма значительными, а попарные различия в средних значениях превышали критические пороговые значения. Они предположили, что в исследуемой зоне установка фотоэлектрических модулей на высоте 1,1 м может существенно повысить выработку энергии, улучшить терморегуляцию и продлить срок службы системы.

Проведя экономическую и экологическую оценку, исследователи пришли к выводу, что при использовании этой установки приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) составит 0,0843 доллара за киловатт-час, а за 25 лет удастся сократить выбросы CO₂ на 577,78 кг. Однако они отметили, что результаты применимы только к бетонным поверхностям, а влияние альтернативных материалов, таких как растительность, на отражение излучения и тепловое поведение почвы остается неизученным.

Результаты исследования были представлены в статье «Анализ влияния высоты над уровнем моря на выходную мощность и эффективность наземных фотоэлектрических модулей», опубликованной в Scientific Reports. Исследование провели ученые из Венгерского университета сельского хозяйства и естественных наук и Эфиопского университета Хавасса.