În ce direcție trebuie să fie orientate panourile solare și la ce unghi ar trebui să fie înclinate?
Răspunsul la această întrebare ar putea părea destul de simplu la început, dar, în realitate, există mai multe răspunsuri; atunci când luăm în considerare diverși factori pe care avem adesea tendința de a-i trece cu vederea.
În acest articol, vom explora toate elementele care influențează orientarea și unghiul de înclinare a panourilor solare.
În primul rând, trebuie să vă întrebați: „În ce regiune geografică vreau să plasez panourile?”
Direcția ideală spre care trebuie să fie orientate panourile solare se schimbă în funcție de faptul că locuiți în emisfera nordică sau în emisfera sudică.
În emisfera nordică, panourile trebuie să fie orientate spre sud, iar nordul funcționează cel mai bine pentru emisfera sudică.
Acum, următoarea întrebare pe care v-o puteți pune este: „De ce sud sau nord? De ce nu est sau vest?”
Pentru a înțelege răspunsul, gândiți-vă la o clădire din emisfera nordică. Partea de nord a clădirii este întotdeauna la umbră. Dimineața, vestul este la umbră, iar estul este luminat de soare, iar pe măsură ce se lasă seara, vestul este luminat de soare, iar estul este la umbră.
Acest lucru se datorează faptului că soarele are un decalaj sudic în emisfera nordică și un decalaj nordic în emisfera sudică.
Dacă panourile ar fi amplasate cu fața spre est sau spre vest, acestea ar genera o cantitate bună de energie doar în timpul dimineții sau al serii. Cu toate acestea, pentru a obține cele mai bune rezultate în ambele perioade, aveți nevoie de un sistem orientat spre nord sau spre sud.
Nu am terminat încă.
Există o tendință nouă și emergentă denumită tarifarea în funcție de timpul de utilizare (TOU). Acesta este un sistem de tarifare în care tarifele de energie electrică sunt mai mari pentru o perioadă prestabilită a zilei, de obicei atunci când consumul de energie electrică în întregul stat/țară este cel mai mare.
Normal, consumul este cel mai mare între orele 13:00 și 19:00. În această perioadă, furnizarea de energie electrică de la centralele electrice deja active este solicitată la limită. La un moment dat, centralele electrice care sunt mai îndepărtate pornesc ca o soluție de urgență pentru a evita întreruperea alimentării. Acest lucru, din motive evidente, crește costul de funcționare a rețelei. În cadrul TOU, clientul cheltuie mai mulți bani pentru a-și plăti facturile de utilități.
În astfel de locuri, se pare că panourile orientate spre vest sunt mai economice în comparație cu cele orientate spre sud sau nord. Acest lucru se datorează în principal faptului că panourile orientate spre vest generează cu 49% mai multă energie electrică în timpul cererii de vârf, în comparație cu panourile orientate spre sud, așa cum a înregistrat un studiu realizat în Austin, Texas (în emisfera nordică).
Factorul de înclinare.
Faptul este că, indiferent cât de precis ați calcula unghiul de înclinare pentru panourile dvs., veți avea anumite pierderi. Insesizabilul unghi optim al panoului continuă să se schimbe pe parcursul zilei și de-a lungul anotimpurilor (cu excepția cazului în care ați instalat un tracker solar, caz în care panoul se reglează singur pentru a se orienta spre unghiul optim la intervale regulate de timp, folosind un algoritm încorporat).
Atunci, cel mai bun lucru pe care îl puteți face este să calculați un unghi care are cea mai mică pierdere medie anuală.
Modul cel mai comun care a fost adoptat pe scară largă este:
(latitudine * 0,9) + 29 = unghiul optim de înclinare pentru iarnă.
(latitudine * 0,9) – 23,5 = unghiul optim de înclinare pentru vară.
În această metodă, luați latitudinea: care este o indicație despre cât de mult trebuie să înclinați panoul. Apoi, țineți cont de deplasarea mișcării soarelui în timpul verii și al iernii prin adăugarea unor constante predeterminate, deoarece soarele este cel mai jos pe cer în timpul iernii, și prin scăderea unei alte constante predeterminate în timpul verii, deoarece soarele este cel mai sus pe cer în timpul verii.
Calcularea pierderilor.
Să spunem că unghiul optim de înclinare pentru o anumită regiune este calculat folosind abordarea pe care tocmai am discutat-o. Pierderile pe care acest sistem le-ar suferi în orice minut pot fi calculate sau măsurate cu ajutorul unor instrumente precum piranometrul (utilizat pentru a măsura radiația solară pe o suprafață), pirheliometrul (utilizat pentru a măsura radiația solară cu fascicul direct), înregistratorul de soare (utilizat pentru a măsura timpul de lumină solară disponibil) și altele (chestii gadget).
Aceste gadgeturi sunt scumpe, iar randamentul investiției în ele, mai ales pentru firmele mici sau persoanele fizice, nu este mare.
Dar nu vă faceți griji. Există o soluție cu buget redus. Puteți calcula factorii de care depind aceste pierderi, cum ar fi declinația Pământului, unghiul orar, latitudinea, unghiul de înclinare a panoului, ora solară și unghiul de azimut al suprafeței, folosind date disponibile și ușor accesibile, cum ar fi latitudinea, longitudinea, ora locală.
Declinația este practic unghiul subînțeles de o linie dreaptă proiectată din planul ecuatorial și o linie din centrul soarelui proiectată pe Pământ.
Unghiul orar este o expresie care descrie diferența dintre ora solară locală și amiaza solară.
„Unghiul de azimut al suprafeței” se măsoară în plan orizontal de la sudul adevărat la proiecția orizontală a normalei la suprafață.
Ora solară este conceptul prin care trecerea timpului este calculată în raport cu poziția aparentă a soarelui pe cer.
Cu ajutorul acestor factori, veți putea afla definitiv unghiul cu care razele solare sunt incidente pe panou. Puteți apoi să comparați unghiul de incidență a razelor solare atunci când panoul este orientat spre direcția optimă, unghiul și unghiul de incidență față de atunci când panoul nu este orientat spre un unghi optim, direcții; și, astfel, să găsiți procentul de pierderi în ceea ce privește schimbările de direcție și/sau unghi.
Ce ne rezervă viitorul.
Posturile de urmărire solară par a fi cea mai populară opțiune care este explorată în prezent. Este o tehnologie existentă, dar aplicarea sa este limitată la sistemele de mari dimensiuni montate la sol. Acest lucru se datorează în principal faptului că sistemele de urmăritori solari sunt costisitoare, necesită mai multă întreținere și, cel mai important, nu sunt potrivite pentru vitezele vântului și pentru precipitațiile la care sunt expuse pe un acoperiș.
Sistemele de urmărire cu autocurățare și autoîntreținere care încorporează modele care vor susține condițiile de pe un acoperiș sunt ceea ce producătorii lucrează în prezent în laboratoarele lor de cercetare și dezvoltare.
O astfel de companie, Edisun Microgrids, a proiectat deja un nou sistem de urmărire. Aici, în locul urmăritorilor tradiționali montați pe stâlp, care necesită a fi ridicați cu 6 picioare, sistemele de urmărire se află la doar câțiva centimetri de acoperiș. O altă schimbare notabilă în ceea ce privește designul este faptul că aceste panouri pivotează de pe margine, spre deosebire de urmăritorii tradiționali care pivotează din centru. Organizația a finalizat cu succes cel mai mare sistem de urmărire solară pe acoperiș din lume, cu 2900 de urmăritori pe panouri individuale în Oxnard, California.
Compania consideră că echipamentul său de urmărire pe acoperiș poate crește producția de energie a unui proiect solar cu 30% în comparație cu urmăritorii cu înclinare fixă.
O întrebare simplă poate avea ca rezultat cele mai puternice răspunsuri. În acest articol, am început cu o astfel de întrebare. Este clar că se pot întâmpla mai multe prin explorarea onestă a problemelor și nu există nicio limită la ceea ce sectorul energetic de mâine ar putea oferi lumii.
Scris de Pavan Balakrishna, Inginer-operator la Solarify
.