Hvilken retning skal solpaneler vende, og hvilken vinkel skal de hældes i?
Svaret på dette spørgsmål kan umiddelbart virke ret ligetil, men i virkeligheden er der en række svar, når vi tager højde for de forskellige faktorer, som vi ofte har en tendens til at overse.
I denne artikel undersøger vi alle de elementer, der har indflydelse på solpanelers orientering og hældningsvinkel.
Først skal du spørge dig selv: “Hvilket geografisk område ønsker jeg at placere panelerne i?”
Den ideelle retning, som solpanelerne skal vende, ændrer sig alt efter, om du bor på den nordlige eller sydlige halvkugle.
På den nordlige halvkugle skal panelerne vende mod syd, og nord virker bedst på den sydlige halvkugle.
Det næste spørgsmål, du måske stiller, er: “Hvorfor syd eller nord? Hvorfor ikke øst eller vest?”
For at forstå svaret skal du tænke på en bygning på den nordlige halvkugle. Den nordlige side af bygningen er altid i skygge. Om morgenen er den vestlige side i skygge, og den østlige side er oplyst af solen, og som aftenen skrider frem, er den vestlige side oplyst af solen, og den østlige side er i skygge.
Dette skyldes, at solen har en sydlig forskydning på den nordlige halvkugle og en nordlig forskydning på den sydlige halvkugle.
Hvis panelerne blev placeret med front mod øst eller vest, ville de kun generere en god mængde energi om morgenen eller om aftenen. Men for at få det bedste ud af begge tidspunkter skal man have et nord- eller sydvendt system.
Vi er ikke helt færdige endnu.
Der er en ny og fremvoksende tendens, der betegnes som Time of Use (TOU)-prisfastsættelse. Det er et prissystem, hvor elafgifterne er højere på et foruddefineret tidspunkt af dagen, normalt når elforbruget i hele staten/landet er højest.
Normalt er forbruget højest mellem 13.00 og 19.00. I dette tidsrum er elforsyningen fra de allerede aktive kraftværker presset til det yderste. På et tidspunkt tænder de kraftværker, der ligger længere væk, som en nødløsning for at undgå forsyningssvigt. Dette øger af indlysende årsager nettets driftsomkostninger. Under TOU-ordningen skal kunden bruge flere penge på at betale sine elregninger.
Der viser det sig, at vestvendte paneler er mere økonomiske end syd- eller nordvendte paneler. Dette skyldes primært, at vestvendte paneler genererer 49 % mere elektricitet under spidsbelastningsefterspørgsel sammenlignet med sydvendte paneler, som det fremgår af en undersøgelse foretaget i Austin, Texas (på den nordlige halvkugle).
Tiltfaktoren.
Faktikken er, at uanset hvor præcist du beregner tiltvinklen for dine paneler, vil du have visse tab. Panelets flygtige optimale vinkel ændrer sig hele tiden i løbet af dagen og på tværs af årstiderne (medmindre du har installeret en solcelle-tracker, i hvilket tilfælde panelet justerer sig selv til at vende mod den optimale vinkel med jævne mellemrum ved hjælp af en indbygget algoritme).
Så det bedste, du kan gøre, er at beregne en vinkel, der har det mindste gennemsnitlige årlige tab.
Den mest almindelige metode, der er blevet vedtaget i vid udstrækning, er:
(breddegrad * 0,9) + 29 = optimal hældningsvinkel for vinteren.
(breddegrad * 0,9) – 23,5 = optimal hældningsvinkel for sommeren.
I denne metode skal du tage breddegraden: som er en indikation af, hvor meget du skal hælde panelet med. Derefter skal du tage højde for forskydningen i solens bevægelse i løbet af sommeren og vinteren ved at lægge nogle forudbestemte konstanter til, da solen står lavest på himlen om vinteren, og trække en anden forudbestemt konstant fra i løbet af sommeren, da solen står højest på himlen om sommeren.
Beregning af tabene.
Lad os sige, at den optimale hældningsvinkel for et bestemt område er beregnet ved hjælp af den fremgangsmåde, vi lige har diskuteret. De tab, som dette system vil pådrage sig på et hvilket som helst tidspunkt, kan beregnes eller måles ved hjælp af instrumenter som f.eks. pyranometer (bruges til at måle solstråling på en overflade), pyrheliometer (bruges til at måle solstråling med direkte stråle), solskinsoptager (bruges til at måle den tid, hvor sollyset er til rådighed) og meget mere (gadget-ting).
Disse gadgets er dyre, og afkastet af at investere i dem, især for mindre virksomheder eller enkeltpersoner, er ikke stort.
Men bare rolig. Der findes en lavbudgetløsning. Du kan beregne de faktorer, som disse tab afhænger af, såsom jordens deklination, timevinkel, breddegrad, panelets hældningsvinkel, soltid og overfladeazimutvinklen ved hjælp af let tilgængelige og lettilgængelige data såsom breddegrad, længdegrad og lokaltid.
Deklinationen er grundlæggende den vinkel, som en ret linje projiceret fra ækvatorplanet og en linje fra solens centrum projiceret på jorden udgør.
Stundvinklen er et udtryk, der beskriver forskellen mellem lokal soltid og solens middagstid.
“Overfladens azimutvinkel” måles på det horisontale plan fra det sande syd til den horisontale projektion af normalen til overfladen.
Soltid er det begreb, hvor tidsforløbet beregnes i forhold til solens tilsyneladende position på himlen.
Ved hjælp af disse faktorer vil du være i stand til endeligt at finde den vinkel, hvormed solens stråler falder på panelet. Man kan derefter sammenligne solstrålernes indfaldsvinkel, når panelet er rettet mod den optimale retning, vinkel, og indfaldsvinkel med, når panelet ikke er rettet mod en optimal vinkel, retninger; og derved finde de procentvise tab med hensyn til ændringer i retning og/eller vinkel.
Hvad fremtiden byder på.
Soltrackere synes at være den mest populære mulighed, som man i øjeblikket undersøger. Det er en eksisterende teknologi, men dens anvendelse er begrænset til store jordmonterede systemer i stor skala. Det skyldes primært, at solcelle-trackersystemer er dyre, kræver mere vedligeholdelse og vigtigst af alt ikke er egnede til de vindhastigheder og den nedbør, som de udsættes for på et tag.
Selvrensende, selvvedligeholdte tracking-systemer, der omfatter design, der kan holde til forholdene på et tag, er det, som producenterne i dag arbejder på i deres F&D-laboratorier.
Et af disse firmaer, Edisun Microgrids, har allerede designet et nyt tracking-system. Her er sporingssystemerne i stedet for de traditionelle pælemonterede trackere, der kræver at blive hævet med 6 fod, kun få tommer fra taget. En anden bemærkelsesværdig ændring i designet er, at disse paneler drejer fra deres kant i modsætning til de traditionelle trackere, der drejer fra midten. Organisationen har med succes gennemført verdens største solsporingssystem på et tag med 2900 trackere på individuelle paneler i Oxnard, Californien.
Selskabet mener, at dets tagsporingsudstyr kan øge energiproduktionen i et solprojekt med 30 % sammenlignet med fast-tilt-trackere.
Et enkelt spørgsmål kan resultere i de mest kraftfulde svar. I denne artikel begyndte vi med en sådan forespørgsel. Det er klart, at der kan ske mere ved ærlig udforskning af problemer, og der er ingen grænser for, hvad morgendagens energisektor kan tilbyde verden.
Skrevet af Pavan Balakrishna, Engineering-Operations hos Solarify