Odată cu creșterea cererii globale de energie regenerabilă, tehnologia fotovoltaică (solară) a fost utilizată pe scară largă ca o componentă importantă a energiei curate. Iar modul de optimizare a performanței sistemelor fotovoltaice pentru a îmbunătăți eficiența energetică în timpul instalării acestora a devenit o problemă importantă pentru cercetători și ingineri. Studii recente au propus unghiuri de înclinare și înălțimi de elevație optime pentru sistemele fotovoltaice de pe acoperișuri, oferind noi idei pentru îmbunătățirea eficienței generării de energie fotovoltaică.
Factorii care afectează performanța sistemelor fotovoltaice
Performanța unui sistem fotovoltaic de acoperiș este afectată de o serie de factori, dintre care cei mai critici includ unghiul radiației solare, temperatura ambiantă, unghiul de montare și altitudinea. Condițiile de lumină din diferite regiuni, schimbările climatice și structura acoperișului afectează efectul de generare a energiei de către panourile fotovoltaice. Printre acești factori, unghiul de înclinare și înălțimea deasupra capului panourilor fotovoltaice sunt două variabile importante care afectează direct recepția luminii și eficiența de disipare a căldurii.
Unghi de înclinare optim
Studiile au arătat că unghiul optim de înclinare al unui sistem fotovoltaic nu depinde doar de locația geografică și de variațiile sezoniere, ci este strâns legat și de condițiile meteorologice locale. În general, unghiul de înclinare al panourilor fotovoltaice ar trebui să fie apropiat de latitudinea locală pentru a asigura recepția maximă a energiei radiante de la soare. Unghiul optim de înclinare poate fi de obicei ajustat corespunzător în funcție de anotimp, pentru a se adapta la diferite unghiuri de lumină sezoniere.
Optimizare vara și iarna:
1. Vara, când soarele este situat aproape de zenit, unghiul de înclinare al panourilor fotovoltaice poate fi redus corespunzător pentru a capta mai bine lumina directă intensă a soarelui.
2. Iarna, unghiul soarelui este mai mic, iar creșterea corespunzătoare a unghiului de înclinare asigură că panourile fotovoltaice primesc mai multă lumină solară.
În plus, s-a constatat că un design cu unghi fix (de obicei fixat în apropierea unghiului de latitudine) este, de asemenea, o opțiune extrem de eficientă în unele cazuri pentru aplicații practice, deoarece simplifică procesul de instalare și oferă în continuare o generare de energie relativ stabilă în majoritatea condițiilor climatice.
Înălțime optimă deasupra capului
În proiectarea unui sistem fotovoltaic pentru acoperiș, înălțimea panourilor fotovoltaice (adică distanța dintre panourile fotovoltaice și acoperiș) este, de asemenea, un factor important care afectează eficiența generării de energie. O elevație adecvată îmbunătățește ventilația panourilor fotovoltaice și reduce acumularea de căldură, îmbunătățind astfel performanța termică a sistemului. Studiile au arătat că atunci când distanța dintre panourile fotovoltaice și acoperiș este crescută, sistemul este capabil să reducă eficient creșterea temperaturii și, prin urmare, să îmbunătățească eficiența.
Efectul de ventilație:
3. În absența unei înălțimi suficiente deasupra capului, panourile fotovoltaice pot suferi o performanță redusă din cauza acumulării de căldură. Temperaturile excesive vor reduce eficiența de conversie a panourilor fotovoltaice și pot chiar scurta durata lor de viață.
4. O creștere a înălțimii distanțiere ajută la îmbunătățirea circulației aerului sub panourile fotovoltaice, scăzând temperatura sistemului și menținând condiții optime de funcționare.
Totuși, o creștere a înălțimii de deasupra capului înseamnă și costuri de construcție mai mari și cerințe de spațiu mai mari. Prin urmare, alegerea înălțimii de deasupra capului adecvate trebuie echilibrată în funcție de condițiile climatice locale și de designul specific al sistemului fotovoltaic.
Experimente și analiză a datelor
Studii recente au identificat câteva soluții de design optimizate prin experimentarea cu diferite combinații de unghiuri ale acoperișului și înălțimi de plafon. Prin simularea și analizarea datelor reale din mai multe regiuni, cercetătorii au concluzionat:
5. unghiul de înclinare optim: în general, unghiul de înclinare optim pentru un sistem fotovoltaic de acoperiș se încadrează în intervalul de plus sau minus 15 grade față de latitudinea locală. Ajustările specifice sunt optimizate în funcție de schimbările sezoniere.
6. înălțimea optimă deasupra capului: pentru majoritatea sistemelor fotovoltaice de pe acoperiș, înălțimea optimă deasupra capului este între 10 și 20 de centimetri. O altitudine prea mică poate duce la acumularea de căldură, în timp ce o altitudine prea mare poate crește costurile de instalare și întreținere.
Concluzie
Odată cu avansarea continuă a tehnologiei solare, modul de maximizare a eficienței generării de energie a sistemelor fotovoltaice a devenit o problemă importantă. Unghiul de înclinare optim și înălțimea deasupra acoperișului sistemelor fotovoltaice propuse în noul studiu oferă soluții teoretice de optimizare care ajută la îmbunătățirea și mai multă eficiență generală a sistemelor fotovoltaice. În viitor, odată cu dezvoltarea designului inteligent și a tehnologiei big data, se așteaptă să putem obține o utilizare mai eficientă și mai economică a energiei fotovoltaice printr-un design mai precis și personalizat.
Data publicării: 13 februarie 2025