Dans quelle direction les panneaux solaires doivent-ils être orientés, et à quel angle doivent-ils être inclinés ?
La réponse à cette question peut sembler assez simple au premier abord, mais en réalité, il existe un certain nombre de réponses ; lorsque nous tenons compte des différents facteurs que nous avons souvent tendance à négliger.
Dans cet article, nous explorons tous les éléments qui influencent l’orientation et l’angle d’inclinaison des panneaux solaires.
Tout d’abord, vous devez vous demander : « Dans quelle région géographique est-ce que je veux placer les panneaux ? »
L’orientation idéale que doivent prendre les panneaux solaires, change selon que vous vivez dans l’hémisphère nord ou dans l’hémisphère sud.
Dans l’hémisphère nord, les panneaux doivent être orientés vers le sud, et le nord fonctionne mieux pour l’hémisphère sud.
Maintenant, la prochaine question que vous pourriez poser est : « Pourquoi le sud ou le nord ? Pourquoi pas l’est ou l’ouest ? »
Pour comprendre la réponse, pensez à un bâtiment dans l’hémisphère nord. Le côté nord du bâtiment est toujours à l’ombre. Le matin, l’ouest est à l’ombre et l’est est éclairé par le soleil, et au fur et à mesure que la soirée se déroule, l’ouest est éclairé par le soleil et l’est est à l’ombre.
C’est parce que le soleil a un décalage sud dans l’hémisphère nord et un décalage nord dans l’hémisphère sud.
Si les panneaux étaient placés face à l’est ou à l’ouest, ils produiraient une bonne quantité d’énergie uniquement le matin ou le soir. Cependant, pour obtenir le meilleur des deux moments, vous avez besoin d’un système orienté vers le nord ou le sud.
Nous n’avons pas encore tout à fait terminé.
Il existe une nouvelle tendance émergente appelée la tarification en fonction de l’heure d’utilisation (TOU). Il s’agit d’un système de tarification où les frais d’électricité sont plus élevés pour un moment prédéfini de la journée, généralement lorsque l’utilisation de l’électricité à travers l’état/le pays est la plus élevée.
Normalement, l’utilisation est la plus élevée entre 13h et 19h. Pendant cette période, l’approvisionnement en électricité des centrales électriques déjà actives est étiré à ses limites. À un moment donné, les centrales électriques les plus éloignées s’allument en cas d’urgence pour éviter une défaillance de l’approvisionnement. Ceci, pour des raisons évidentes, augmente le coût de fonctionnement du réseau. Dans le cadre du TOU, le client débourse plus d’argent pour payer ses factures de services publics.
Dans des endroits comme ceux-ci, il s’avère que les panneaux orientés vers l’ouest sont plus économiques par rapport aux panneaux orientés vers le sud ou le nord. Cela est principalement dû au fait que les panneaux orientés vers l’ouest génèrent 49% d’électricité en plus pendant les pics de demande par rapport aux panneaux orientés vers le sud, comme l’a enregistré une étude menée à Austin, au Texas (dans l’hémisphère nord).
Le facteur d’inclinaison.
Le fait est que peu importe la précision avec laquelle vous calculez l’angle d’inclinaison de vos panneaux, vous aurez certaines pertes. L’insaisissable angle optimal du panneau ne cesse de changer tout au long de la journée et au fil des saisons (à moins que vous n’ayez installé un suiveur solaire, auquel cas, le panneau s’ajuste pour faire face à l’angle optimal à intervalles réguliers en utilisant un algorithme intégré).
Donc, le mieux que vous puissiez faire est de calculer un angle qui présente la moindre perte annuelle moyenne.
La méthode la plus courante qui a été largement adoptée est :
(latitude * 0,9) + 29 = angle d’inclinaison optimal pour l’hiver.
(latitude * 0,9) – 23,5 = angle d’inclinaison optimal pour l’été.
Dans cette méthode, prenez la latitude : qui est une indication de combien vous devez incliner le panneau. Ensuite, tenez compte du décalage du mouvement du soleil pendant l’été et l’hiver en ajoutant certaines constantes prédéterminées, car le soleil est plus bas dans le ciel pendant l’hiver, et en soustrayant une autre constante prédéterminée pendant l’été, car le soleil est plus haut dans le ciel pendant l’été.
Calcul des pertes.
Disons que l’angle d’inclinaison optimal pour une certaine région est calculé en utilisant l’approche que nous venons de discuter. Les pertes que ce système subirait à chaque minute peuvent être calculées ou mesurées à l’aide d’instruments tels que le pyranomètre (utilisé pour mesurer le rayonnement solaire sur une surface), le pyrhéliomètre (utilisé pour mesurer le rayonnement solaire à faisceau direct), l’enregistreur d’ensoleillement (utilisé pour mesurer le temps d’ensoleillement disponible), et plus encore (trucs de gadgets).
Ces gadgets sont coûteux et le rendement de l’investissement dans ceux-ci, surtout pour les petites entreprises ou les particuliers, n’est pas grand.
Mais ne vous inquiétez pas. Il existe une solution à petit budget. Vous pouvez calculer les facteurs dont dépendent ces pertes, tels que la déclinaison de la terre, l’angle horaire, la latitude, l’angle d’inclinaison du panneau, l’heure solaire et l’angle d’azimut de la surface en utilisant des données facilement accessibles telles que la latitude, la longitude, l’heure locale.
La déclinaison est fondamentalement l’angle sous-tendu par une ligne droite projetée depuis le plan équatorial, et une ligne du centre du soleil projetée sur la Terre.
L’angle horaire est une expression décrivant la différence entre l’heure solaire locale et le midi solaire.
L' »angle d’azimut de surface » est mesuré sur le plan horizontal du sud vrai à la projection horizontale de la normale à la surface.
Le temps solaire est le concept dans lequel le passage du temps est calculé par rapport à la position apparente du soleil dans le ciel.
En utilisant ces facteurs, vous serez en mesure de trouver définitivement l’angle par lequel les rayons du soleil sont incidents sur le panneau. Vous pouvez ensuite comparer l’angle d’incidence des rayons du soleil lorsque le panneau fait face à la direction, à l’angle et à l’angle d’incidence optimaux par rapport au moment où le panneau ne fait pas face à un angle, à des directions optimales ; et ainsi trouver le pourcentage de pertes par rapport aux changements de direction et/ou d’angle.
Ce que l’avenir nous réserve.
Les trackers solaires semblent être l’option la plus populaire actuellement explorée. Il s’agit d’une technologie existante, mais son application est limitée aux systèmes à grande échelle montés au sol. C’est principalement parce que les systèmes de suiveurs solaires sont coûteux, nécessitent plus de maintenance, et surtout ne sont pas adaptés aux vitesses de vent, et aux précipitations auxquelles ils sont exposés sur un toit.
Les systèmes de suiveurs autonettoyants et auto-entretenus qui intègrent des conceptions qui supporteront les conditions d’un toit sont ce sur quoi les fabricants travaillent aujourd’hui dans leurs laboratoires de R&D.
Une de ces entreprises, Edisun Microgrids, a déjà conçu un nouveau système de suivi. Ici, à la place des trackers traditionnels montés sur poteau qui nécessitent d’être élevés de 6 pieds, les systèmes de suivi ne sont qu’à quelques centimètres du toit. Un autre changement notable dans la conception est que ces panneaux pivotent à partir de leur bord, par opposition aux trackers traditionnels qui pivotent à partir du centre. L’organisation a réalisé avec succès le plus grand système de suivi solaire sur toiture au monde avec 2900 suiveurs sur des panneaux individuels à Oxnard, en Californie.
L’entreprise estime que son équipement de suivi sur toiture peut augmenter la production d’énergie d’un projet solaire de 30% par rapport aux suiveurs à inclinaison fixe.
Une question simple peut entraîner les réponses les plus puissantes. Dans cet article, nous avons commencé par une telle question. Il est clair que plus de choses peuvent se produire par l’exploration honnête des problèmes, et il n’y a pas de limite à ce que le secteur de l’énergie de demain pourrait offrir au monde.
Écrit par Pavan Balakrishna, Ingénierie-Opérations chez Solarify
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