Kterým směrem musí být solární panely otočeny a pod jakým úhlem by měly být nakloněny?

Nejprve si musíte položit otázku: „Do které zeměpisné oblasti chci panely umístit?“

Ideální směr, kterým musí solární panely směřovat, se mění podle toho, zda žijete na severní nebo jižní polokouli.
Na severní polokouli musí panely směřovat na jih a na jižní polokouli nejlépe funguje sever.

Další otázka, kterou si můžete položit, zní: „Proč na jih nebo na sever? Proč ne na východ nebo západ?“

Abyste pochopili odpověď, představte si budovu na severní polokouli. Severní strana budovy je vždy ve stínu. Ráno je západní strana ve stínu a východ je osvětlen sluncem a s postupujícím večerem je západ osvícen sluncem a východ je ve stínu.

Je to proto, že slunce má na severní polokouli jižní posun a na jižní polokouli severní posun.

Pokud by byly panely umístěny směrem na východ nebo západ, vyráběly by slušné množství energie pouze ráno nebo večer. Chcete-li však získat to nejlepší z obou období, potřebujete systém orientovaný na sever nebo na jih.

Ještě nejsme úplně u konce.

Existuje nový a nově se objevující trend označovaný jako ceny za čas spotřeby (TOU). Jedná se o systém cen, kdy jsou poplatky za elektřinu vyšší pro předem definovanou denní dobu, obvykle v době, kdy je spotřeba elektřiny v celém státě/zemi nejvyšší.

Obvykle je spotřeba nejvyšší mezi 13. a 19. hodinou. V této době jsou dodávky elektřiny z již aktivních elektráren vyčerpány na maximum. V určitém okamžiku se jako nouzová opatření zapínají vzdálenější elektrárny, aby se zabránilo výpadku dodávek. To ze zřejmých důvodů zvyšuje provozní náklady sítě. V rámci TOU zákazník vynakládá více peněz na zaplacení svých účtů za energie.

V takových místech se ukazuje, že panely orientované na západ jsou ve srovnání s panely orientovanými na jih nebo sever ekonomičtější. Je to hlavně proto, že panely orientované na západ vyrábějí během odběrové špičky o 49 % více elektřiny ve srovnání s panely orientovanými na jih, jak zaznamenala studie provedená v Austinu v Texasu (na severní polokouli).

Faktor náklonu.

Skutečnost je taková, že bez ohledu na to, jak přesně vypočítáte úhel náklonu svých panelů, budete mít určité ztráty. Nepolapitelný optimální úhel panelu se v průběhu dne a ročních období neustále mění (pokud nemáte nainstalovaný solární tracker, v takovém případě se panel pomocí vestavěného algoritmu v pravidelných časových intervalech sám nastavuje tak, aby směřoval k optimálnímu úhlu).

Takže to nejlepší, co můžete udělat, je vypočítat úhel, který má nejmenší průměrné roční ztráty.

Nejběžnější způsob, který byl široce přijat, je:

(zeměpisná šířka * 0,9) + 29 = optimální úhel sklonu pro zimu.
(zeměpisná šířka * 0,9) – 23,5 = optimální úhel sklonu pro léto.

Při této metodě vezměte zeměpisnou šířku: která udává, o kolik musíte panel naklonit. Poté zohledněte posun pohybu slunce v létě a v zimě přičtením některých předem stanovených konstant, protože v zimě je slunce na obloze nejníže, a odečtením další předem stanovené konstanty v létě, protože v létě je slunce na obloze nejvýše.

Výpočet ztrát.

Řekněme, že optimální úhel sklonu pro určitou oblast je vypočten pomocí přístupu, který jsme právě probrali. Ztráty, které by tomuto systému vznikly v každé minutě, lze vypočítat nebo změřit pomocí přístrojů, jako je pyranometr (slouží k měření slunečního záření na povrchu), pyrheliometr (slouží k měření přímého paprsku slunečního záření), záznamník slunečního svitu (slouží k měření doby dostupného slunečního záření) a další (pomůcky).

Tyto gadgety jsou drahé a návratnost investic do nich, zejména pro menší firmy nebo jednotlivce, není velká.

Nebojte se však. Existuje nízkorozpočtové řešení. Faktory, na kterých tyto ztráty závisí, jako je deklinace Země, hodinový úhel, zeměpisná šířka, úhel sklonu panelu, sluneční čas a úhel azimutu povrchu, můžete vypočítat pomocí snadno dostupných a snadno přístupných údajů, jako je zeměpisná šířka, zeměpisná délka, místní čas.

Deklinace je v podstatě úhel, který svírá přímka promítnutá z roviny rovníku a přímka ze středu Slunce promítnutá na Zemi.

Hodinový úhel je výraz popisující rozdíl mezi místním slunečním časem a slunečním polednem.
„Azimutový úhel povrchu“ se měří ve vodorovné rovině od skutečného jihu k vodorovnému průmětu normály na povrch.

Sluneční čas je pojem, ve kterém se počítá plynutí času s ohledem na zdánlivou polohu Slunce na obloze.

Pomocí těchto faktorů budete moci definitivně zjistit úhel, pod kterým dopadají sluneční paprsky na panel. Poté můžete porovnat úhel dopadu slunečních paprsků, když je panel otočen optimálním směrem, úhlem, a úhel dopadu s tím, když panel není otočen optimálním směrem, směry; a tím zjistit procentuální ztráty s ohledem na změny směru a/nebo úhlu.

Co nás čeká v budoucnosti.

Solární trackery se zdají být nejpopulárnější možností, která se v současné době zkoumá. Jedná se o existující technologii, ale její použití je omezeno na rozsáhlé pozemní systémy. Je to hlavně proto, že solární sledovací systémy jsou drahé, vyžadují větší údržbu a hlavně nejsou vhodné pro rychlost větru a srážky, kterým jsou vystaveny na střeše.

Samočisticí sledovací systémy s vlastní údržbou, které obsahují konstrukce, jež vydrží podmínky na střeše, jsou tím, na čem dnes pracují výrobci ve svých výzkumných&D laboratořích.

Jedna taková společnost, Edisun Microgrids, již navrhla nový sledovací systém. Zde se namísto tradičních sledovacích systémů umístěných na sloupech, které vyžadují zvednutí o 6 stop, nacházejí sledovací systémy jen několik centimetrů nad střechou. Další významnou změnou v konstrukci je, že tyto panely se otáčejí od svého okraje na rozdíl od tradičních sledovacích zařízení, která se otáčejí od středu. Organizace úspěšně dokončila největší střešní solární sledovací systém na světě s 2900 trackery na jednotlivých panelech v kalifornském Oxnardu.

Společnost věří, že její střešní sledovací zařízení může zvýšit energetický výkon solárního projektu o 30 % ve srovnání s trackery s pevným naklápěním.

Jednoduchá otázka může vést k nejsilnějším odpovědím. V tomto článku jsme začali jedním takovým dotazem. Je zřejmé, že poctivým zkoumáním problémů může vzniknout více a že neexistuje žádná hranice toho, co by energetika zítřka mohla světu nabídnout.

Napsal Pavan Balakrishna, inženýr-provozní ředitel společnosti Solarify

.