Розміри, габарити та вага сонячних панелей

Сучасна сонячна панель має ширину 1134 мм, товщину 30 мм і важить приблизно 11–12 кг на кожен квадратний метр поверхні. Ці три числа описують переважну більшість панелей, які продаються сьогодні. Насправді між панеллю на 400 Вт і панеллю на 700 Вт змінюється довжина — а разом із нею й вага. Ось три класи розмірів, які ви зустрінете на практиці: заміряно на 542 реальних серіях панелей у нашій базі обладнання.

Зверніть увагу, чого в цій таблиці немає: різноманіття у колонці ширини. Два класи з трьох мають однакову ширину, а третій — єдина поширена альтернатива. Ширина панелі не є вільним вибором виробника: вона жорстко привʼязана до розміру кремнієвої пластини всередині. Це найкорисніше, що варто зрозуміти про розміри панелей, і саме з цього ми почнемо.

З 542 серій панелей, які ми заміряли, 442 — трохи більше за 81% — мають ширину рівно 1134 мм. Ще 61 мають 1303 мм. Усе інше разом — менше ніж 40 серій, і більшість із них спеціальні: вузькі панелі для транспорту, невеликі модулі для автономних систем і скло на замовлення для теплиць.

Причина в тому, що ширину панелі не обирає конструктор. Це сума комірок, розташованих упоперек панелі поруч одна з одною, плюс алюмінієва рама навколо них. Майже кожна панель основного ринку розміщує шість комірок по ширині, а кремнієві пластини, з яких ці комірки вирізають, випускаються лише в кількох стандартних розмірах.

Панівний стандарт пластини — 182 мм, його зазвичай називають M10. Шість таких поруч дають 1092 мм, а рама та герметик по краях додають приблизно 21 мм з кожного боку. У результаті виходить 1134 мм — не приблизно, а точно, на сотнях панелей від десятків не пов'язаних між собою виробників. Більший стандарт пластини на 210 мм, який називають G12, дає другу поширену ширину:

Саме тому панелі Jinko, LONGi, Trina, JA Solar і Canadian Solar можна встановити на ті самі монтажні профілі, хоча це цілком різні продукти. Виробники не копіюють розміри один в одного з ввічливості — вони всі купують пластини з того самого стандартизованого ланцюга постачання, і шість пластин плюс рама дають однакове число для всіх.

Якщо ширина зафіксована, довжина залишається єдиним розміром, який можна змінювати — і саме так виробники будують потужнішу панель. Додайте більше рядів комірок, і ви додасте і потужність, і напругу. Довжина панелі — це приблизно кількість рядів комірок, помножена на висоту однієї комірки, плюс припуски на раму та розподільну коробку.

Сучасні панелі використовують комірки, розрізані навпіл: кожну пластину ділять на дві половини, що вдвічі зменшує струм через кожну комірку і скорочує втрати на опір. Тому панель, яку описують як «108 комірок», містить 108 половинок — 54 цілі пластини у 6 стовпцях по 9, де кожен ряд розділено на два. Це дає 18 рядів половинок, і з пластинами 182 мм кожна половинка має висоту близько 91 мм. Вісімнадцять рядів дають приблизно 1638 мм, а рама доводить готову панель до тих 1722–1762 мм, які ви бачите в документах.

Перейдіть на 144 половинки — і у вас 24 ряди замість 18, тобто близько 2278 мм довжини. Та сама ширина 1134 мм, та сама рама 30 мм, той самий монтажний кріпіж — але панель на 550 мм довша, яка видає приблизно на 150 Вт більше. Довжина — це регулятор, який крутять виробники, і кожен додатковий міліметр довжини — це додаткова вага, яку доведеться нести драбиною.

Часто можна почути, що розміри сонячних панелей обрані так, щоб вони вміщувалися в морські контейнери. Це правда наполовину — і саме та половина, що є правдою, цікавіша. Місце в контейнері не пояснює ширину: ширина визначається арифметикою пластин, як ми щойно побачили. Контейнер пояснює межу довжини.

40-футовий контейнер підвищеної висоти має приблизно 12032 мм внутрішньої довжини, 2352 мм ширини та 2698 мм висоти. Панелі їдуть складеними плазом у палетах, і документи виробників указують, скільки саме палет вміщується в контейнер. Порахуйте на двох реальних рамах — і виявиться, що укладання зовсім не приблизне:

Обидві використовують 98,7–99,7% довжини контейнера, і обидві точно збігаються зі своїм документом. Інший виробник з іншою панеллю на 2382 мм незалежно вказує 740 модулів по 37 на палету — знову 20 палет. А тепер погляньте, що відбувається трохи далі за цю довжину:

Вісімнадцять міліметрів додаткової довжини панелі коштують п'ятої частини контейнера. Це і є обрив, і найпоширеніша велика рама на ринку — 2382 мм — стоїть точно на його краю. Це також пояснює те, що видно в наших власних даних: клас 2465 мм має лише близько 22 серій проти приблизно 117 для рам 2382 і 2384 мм. За межею п'яти рядів будувати майже немає сенсу.

Оскільки існує два основні стандарти пластин, існує й дві родини ширини панелей. Вибір між ними важливіший, ніж може здатися з різниці в 169 мм — він визначає, який монтажний кріпіж, які розкладки на даху та які способи перенесення підходять для всього вашого масиву.

Родина 1134 мм — безпечний вибір за замовчуванням. Вона має найширший вибір моделей, найдешевший і найдоступніший монтажний кріпіж, а також найбільші шанси, що через десять років на ринку ще буде сумісна панель для заміни. Майже кожна побутова система використовує саме її.

Родина 1303 мм існує тому, що ширша панель дає більше потужності з однієї панелі, а це зменшує витрати на опорні конструкції, кабель і роботу в розрахунку на панель у дуже великих проєктах. Ця перевага виправдовує себе лише на великому масштабі. На даху будинку широкі панелі складніше переносити, складніше розкласти навколо перешкод, і вони важать у середньому 37.0 кг проти 27.2 кг у вузької родини — відчутна різниця, коли двоє людей піднімають їх на скатний дах.

Це найпоширеніші рами в нашій базі — сім, на які припадає більша частина ринку. Кожен рядок — це реальний розмір рами, спільний для багатьох серій різних виробників, із справжніми діапазонами ваги та потужності з їхніх документів.

Пробіжіться колонкою ширини ще раз: шість із семи найпоширеніших рам на всьому ринку мають одне й те саме число. Якщо ви плануєте розкладку на даху, ширина фактично є константою, а довжина — вашою єдиною реальною змінною.

Часто вважають, що потужніша панель — це важча панель. Це справджується лише тому, що потужніші панелі зазвичай більші. Сама вага майже повністю залежить від площі поверхні, бо переднє скло — найважчий компонент, важчий за комірки, раму, задню плівку та розподільну коробку разом.

По всіх 542 серіях середнє значення — 11.7 кг на квадратний метр, а основна частина ринку лежить між 10 і 13. Це робить оцінку справді корисною. Візьмемо найпоширенішу велику раму, 2278 × 1134 мм:

Реальні значення ваги для цієї рами лежать від 26.3 до 32.5 кг, тож оцінка потрапляє близько до середини. Практичний висновок — найкорисніша частина: у межах одного розміру рами панель на 630 Вт важить фактично стільки ж, скільки панель на 515 Вт. Вища ефективність нічого не додає до ваги. Ви отримуєте додаткову потужність без додаткового навантаження на дах і без додаткових труднощів із переміщенням.

Найбільша окрема змінна у вазі панелі, якщо площу вже враховано, — це те, з чого зроблена задня сторона. Традиційні односторонні панелі використовують тонку полімерну плівку. Двосторонні панелі, які виробляють електроенергію обома боками, потребують замість неї прозорого скла, тому несуть два шари скла замість одного.

У середньому по всіх наших серіях односторонні панелі мають 10.9 кг/м², а двосторонні скло-скло — 12.0 кг/м². Порівняння однакових рам робить різницю наочною:

Надбавка зростає разом із площею — саме так, як і очікується від ефекту, що діє на квадратний метр: від 1 до 1.2 кг на компактній побутовій панелі, але майже 4 кг на великій комерційній. На малому даху це неістотно. На масиві з 30 великих панелей скло-скло це додає понад 100 кг на дах, і про це варто сказати тому, хто перевіряє вашу конструкцію.

Товщина рами — найбільш стандартизований розмір з усіх. Із серій, які ми заміряли, 408 — понад три чверті — мають товщину рівно 30 мм. Наступні за поширеністю значення: 35 мм (54 серії) і 33 мм (44 серії), потім 28 мм (18 серій). Увесь основний ринок лежить у діапазоні 25–35 мм.

Причина не конструкційна, а комерційна. Монтажні притискачі тримають панель за раму, і кожен середній та кінцевий притискач на ринку виготовлений під певний діапазон розкриття. Рама поза межами 30–35 мм потребувала б притискачів на замовлення, тому виробники зійшлися на тій товщині, під яку вже підходить наявний кріпіж. Рама достатньо глибока, щоб надати склу жорсткості проти вітрового та снігового навантаження, і не глибша, бо алюміній дорогий.

Товстіша рама справді дає щось реальне: вищі показники механічного навантаження. Панелі, розраховані на сильний сніг, часто мають раму 35 мм, і в документі виробника будуть указані значення навантаження на лицьову та зворотну сторону в паскалях. Якщо ви встановлюєте систему там, де сніг серйозний, це число важливіше за саму товщину.

Спокусливо читати товщину як показник ваги. Це не так. Найяскравіший приклад у всій нашій базі — безрамна панель скло-скло товщиною лише 7.2 мм, тобто вчетверо тонша за звичайну, яка важить 32 кг при розмірі 1729 × 1140 мм. З показником 16.2 кг/м² це одна з найважчих панелей на квадратний метр з усіх, що ми маємо.

Ця інверсія стає зрозумілою, коли знаєш, де саме зосереджена маса. Алюмінієва рама — невелика частка ваги панелі; скло — більша її частина. Знімаючи раму, ви економите пару кілограмів, але втрачаєте жорсткість, яку рама забезпечувала, тому безрамна панель потребує товстішого скла з обох боків, щоб витримати вітер і сніг. Ви обмінюєте легку раму на важке скло і в результаті отримуєте важчу панель.

Безрамні панелі існують не випадково — вони підходять для скляних фасадів, навісів для авто, теплиць і дашків, де панель закріплюють у системі структурного скління, а не прикручують до профілів. Але це спеціалізований вибір, а не спосіб зменшити вагу, і вони потребують систем кріплення, розроблених для скління, а не звичайних притискачів.

Розміри перестають бути дрібницею в момент замовлення панелей. П'ять місць, де вони визначають результат:

1. Перенесення: 25 кг — практична межа для однієї людини

   Європейські рекомендації щодо ручного переміщення вантажів визначають близько 25 кг як межу для однієї людини, яка тримає вантаж близько до тіла — а сонячну панель близько до тіла не втримати. У нашій базі 207 серій (38%) важать 25 кг або менше, 176 (32%) лежать між 25 і 32 кг, а 159 (29%) перевищують 32 кг. Усе, що важче за 25 кг, — це справжня робота для двох; понад 32 кг на скатному даху — використовуйте підйомні пристрої або монтажні гаки.

2. Навантаження на дах: думайте в кілограмах на квадратний метр

   Вашій конструкції байдуже, скільки важить одна панель, — їй важливе розподілене навантаження. При 11–12 кг/м² для панелей плюс приблизно 3–5 кг/м² для профілів і притискачів типовий масив додає близько 15–18 кг/м². Це помірно порівняно з розрахунковим запасом більшості дахів, але великий масив зі панелей скло-скло на старому чи легко збудованому даху вартий висновку конструктора, а не припущення.

3. Розкладка: не вміщується саме довжина

   Оскільки ширина фактично зафіксована, проблеми з розкладкою на даху майже завжди є проблемами довжини. Заміряйте придатну площу даху, відніміть відступи від країв і проходи для доступу, а потім перевірте, чи ваші ряди діляться рівно на довжину панелі — і у вертикальній, і в горизонтальній орієнтації. Перехід із панелі 2382 мм на 1762 мм може дати ще один ряд там, де довша панель марнує метр даху.

4. Доступ: панель має дістатися даху

   Панель на 2384 мм — це майже два з половиною метри. Вона не пройде тісним підʼїздом, через люк на горище чи в багажник хетчбека. Перевірте маршрут від машини доставки до даху, перш ніж замовляти великоформатні панелі — це поширений і дорогий сюрприз при модернізації систем і монтажі на балконах.

5. Заміна: нова панель має підійти до старих профілів

   Якщо ви за кілька років заміните панель, що вийшла з ладу, важлива не лише електрична сумісність, а й рама. Заміна в тій самій родині ширини та зі схожою довжиною стане на наявні профілі; інша родина ширини означає перевстановлення та пересвердлювання профілів заради однієї панелі. Перевіряйте розміри рами разом із напругою та струмом.