W którą stronę muszą być skierowane panele słoneczne i pod jakim kątem powinny być nachylone?
Odpowiedź na to pytanie może wydawać się dość prosta na początku, ale w rzeczywistości istnieje wiele odpowiedzi; gdy weźmiemy pod uwagę różne czynniki, które często mamy tendencję do przeoczenia.
W tym artykule badamy wszystkie elementy, które wpływają na orientację i kąt nachylenia paneli słonecznych.
Po pierwsze, musisz zadać sobie pytanie: „W jakim regionie geograficznym chcę umieścić panele?”
Idealny kierunek, w którym muszą być zwrócone panele słoneczne, zmienia się w zależności od tego, czy mieszkasz na półkuli północnej czy południowej.
Na półkuli północnej, panele muszą być skierowane na południe, a północ działa najlepiej na półkuli południowej.
Teraz, następne pytanie, które możesz zadać to, „Dlaczego południe lub północ? Dlaczego nie wschód lub zachód?”
Aby zrozumieć odpowiedź, pomyśl o budynku na półkuli północnej. Północna strona budynku jest zawsze w cieniu. Rano zachód jest zacieniony, a wschód jest oświetlony przez słońce, a wieczorem zachód jest oświetlony przez słońce, a wschód jest zacieniony.
Dzieje się tak dlatego, że słońce ma przesunięcie na południe na półkuli północnej i przesunięcie na północ na półkuli południowej.
Jeśli panele zostały umieszczone w kierunku wschodnim lub zachodnim, będą generować dobrą ilość energii tylko rano lub wieczorem. Jednakże, aby uzyskać najlepsze z obu czasów, potrzebujesz systemu skierowanego na północ lub południe.
Jeszcze nie skończyliśmy.
Istnieje nowy i wyłaniający się trend określany jako Time of Use (TOU) pricing. Jest to system ustalania cen, w którym opłaty za energię elektryczną są wyższe w określonym czasie w ciągu dnia, zazwyczaj wtedy, gdy zużycie energii w całym państwie/kraju jest najwyższe.
Normalnie, zużycie jest najwyższe między 13:00 a 19:00. W tym czasie podaż energii elektrycznej z już aktywnych elektrowni jest rozciągnięta do granic możliwości. W pewnym momencie elektrownie znajdujące się dalej włączają się na wszelki wypadek, aby uniknąć awarii zasilania. To, z oczywistych powodów, zwiększa koszty pracy sieci. W ramach TOU, klient wyłuskuje więcej pieniędzy, aby zapłacić swoje rachunki za media.
W miejscach takich jak te, okazuje się, że panele skierowane na zachód są bardziej ekonomiczne w porównaniu do paneli skierowanych na południe lub północ. Dzieje się tak głównie dlatego, że panele skierowane na zachód generują o 49% więcej energii elektrycznej podczas szczytowego zapotrzebowania w porównaniu do paneli skierowanych na południe, co zostało odnotowane w badaniu przeprowadzonym w Austin w Teksasie (na półkuli północnej).
Faktor pochylenia.
Faktem jest, że bez względu na to, jak dokładnie obliczysz kąt pochylenia dla swoich paneli, będziesz miał pewne straty. Nieuchwytny optymalny kąt nachylenia panelu zmienia się w ciągu dnia i w różnych porach roku (chyba że zainstalowałeś tracker słoneczny, w którym to przypadku panel dostosowuje się do optymalnego kąta w regularnych odstępach czasu za pomocą wbudowanego algorytmu).
Więc, najlepsze co możesz zrobić, to obliczyć kąt, który ma najmniejszą średnią roczną stratę.
Najczęstszym sposobem, który został powszechnie przyjęty jest:
(szerokość geograficzna * 0,9) + 29 = optymalny kąt nachylenia dla zimy.
(szerokość geograficzna * 0,9) – 23,5 = optymalny kąt nachylenia dla lata.
W tej metodzie należy wziąć szerokość geograficzną: która jest wskazówką, o ile należy pochylić panel. Następnie, uwzględnij przesunięcie w ruchu słońca podczas lata i zimy, dodając pewne z góry ustalone stałe, ponieważ słońce jest najniżej na niebie podczas zimy, i odejmując inną z góry ustaloną stałą podczas lata, ponieważ słońce jest najwyżej na niebie podczas lata.
Obliczanie strat.
Powiedzmy, że optymalny kąt nachylenia dla pewnego regionu został obliczony przy użyciu podejścia, które właśnie omówiliśmy. Straty, jakie poniósłby ten system w każdej chwili, można obliczyć lub zmierzyć za pomocą takich przyrządów jak pyranometr (służący do pomiaru promieniowania słonecznego na powierzchni), pyrheliometr (służący do pomiaru promieniowania słonecznego wiązki bezpośredniej), rejestrator nasłonecznienia (służący do pomiaru czasu dostępnego światła słonecznego) i inne (gadżety).
Te gadżety są drogie i zwrot z inwestycji w nie, szczególnie dla mniejszych firm lub osób prywatnych, nie jest duży.
Ale nie martw się. Istnieje rozwiązanie niskobudżetowe. Możesz obliczyć czynniki, od których zależą te straty, takie jak deklinacja ziemi, kąt godzinowy, szerokość geograficzna, kąt nachylenia panelu, czas słoneczny i kąt azymutu powierzchni przy użyciu łatwo dostępnych i łatwych do uzyskania danych, takich jak szerokość geograficzna, długość geograficzna, czas lokalny.
Deklinacja to w zasadzie kąt odejmowany przez linię prostą rzutowaną z płaszczyzny równika i linię od środka słońca rzutowaną na Ziemię.
Kąt godzinny jest wyrażeniem opisującym różnicę między lokalnym czasem słonecznym a południem słonecznym.
„Kąt azymutu powierzchni” jest mierzony na płaszczyźnie poziomej od południa rzeczywistego do rzutu poziomego normalnej do powierzchni.
Czas słoneczny jest koncepcją, w której upływ czasu jest obliczany w odniesieniu do widocznej pozycji słońca na niebie.
Przez użycie tych czynników, będziesz w stanie definitywnie znaleźć kąt, przez który promienie słoneczne padają na panel. Następnie można porównać kąt padania promieni słonecznych, gdy panel jest skierowany w optymalnym kierunku, pod optymalnym kątem, oraz kąt padania do tego, gdy panel nie jest skierowany w optymalnym kierunku, pod optymalnym kątem; i w ten sposób znaleźć procent strat w odniesieniu do zmian w kierunku i/lub kącie.
Co przyszłość posiada w sklepie.
Solar trackery wydają się być najbardziej popularną opcją obecnie badaną. Jest to istniejąca technologia, ale jej zastosowanie jest ograniczone do dużych systemów montowanych na ziemi. Dzieje się tak głównie dlatego, że systemy nadajników słonecznych są drogie, wymagają większej konserwacji, a co najważniejsze nie są odpowiednie do prędkości wiatru i opadów, na które są narażone na dachu.
Samoczyszczące, samoobsługowe systemy nadajników, które zawierają konstrukcje, które utrzymają warunki panujące na dachu, są tym, nad czym pracują obecnie producenci w swoich laboratoriach badawczo-rozwojowych.
Jedna z takich firm, Edisun Microgrids, zaprojektowała już nowy system nadążny. W miejsce tradycyjnych trackerów montowanych na słupach, które wymagają podniesienia o 6 stóp, systemy nadążne znajdują się zaledwie kilka cali od dachu. Kolejną istotną zmianą w projekcie jest to, że panele te obracają się od krawędzi, w przeciwieństwie do tradycyjnych trackerów, które obracają się od środka. Organizacja z powodzeniem ukończyła największy na świecie dachowy system śledzenia energii słonecznej z 2900 trackerami na poszczególnych panelach w Oxnard w Kalifornii.
Firma wierzy, że jej sprzęt do śledzenia na dachach może zwiększyć wydajność energetyczną projektu solarnego o 30% w porównaniu do trackerów o stałym nachyleniu.
Proste pytanie może skutkować najpotężniejszymi odpowiedziami. W tym artykule zaczęliśmy od jednego z takich pytań. Jest jasne, że więcej może się zdarzyć dzięki uczciwemu badaniu problemów i nie ma ograniczeń co do tego, co sektor energetyczny jutra może zaoferować światu.
Pisane przez Pavan Balakrishna, Engineering-Operations w Solarify
.