A napelemet az Észak-Alberta Technológiai Intézetben (NAIT) fejlesztették ki és telepítették annak érdekében, hogy megbízható információkat szerezzenek a napenergia-erőművek tervezői és mindenki számára, aki napelemeket telepít. Megvizsgáltuk a napelemek beszerelési szögének és a napelemekre eső hó mennyiségének hatását a napenergia-erőmű teljesítményére.

Tető próbapad NAIT, és 6 pár napelemből áll. A fő NAIT campus a 11762 106 Street NW-n található, Edmonton, Alberta.

A referencia-napelem elem jellemzői:

• A napelemnek 100% -os hozzáférése van a napfénynek (nincsenek fák és épületek, amelyek eltakarják a napelemet)
• A modulok pontosan déli irányban vannak, és 53 ° szélességre vannak felszerelve
• Minden modulpár különféle szögekben, 14 ° és 90 ° között van felszerelve
• A hóesést a nyugati (bal) oldalról minden alkalommal eltávolítottuk
• A fényképeket közvetlenül a hótisztítás előtt és közvetlenül után készítik
• A mikroinverterek 5 percenként rögzítették a munka állapotát. A paramétereket rögzítettük: idő, váltakozó feszültség, DC feszültség, DC, inverter hőmérséklete és inverter kimenő teljesítménye.

Négy dőlésszöget választottunk, mivel népszerű a dőlési szögek a tető lejtőin (14 °, 18 °, 27 °, 45 °). Ezenkívül 53 ° (az Edmonton terület szélességi szélessége) és 90 ° (függőleges telepítés a falra) szöget választottunk.

Teszt napelem telepítése.

2012 óta a hó napelemeit átlagosan 24 alkalommal tisztították meg a téli szezonban. A nyugati oldalon lévő táblákat megtisztítottuk. A tisztítás legkényelmesebb eszköze egy 2 méteres autókefe kaparó volt. A teleszkópos kefe fogantyúja kiküszöböli a lépcsők szükségességét és javítja a biztonságot a munka során.

Következtetések a dőlési szög és a hó hatásáról

Az alábbi következtetések vonhatók le a napelem akkumulátorából származó adatok feldolgozása során.

Hóhatás

A dőlésszög növekedésével nő a hó természetes tisztítási képessége. 90 ° -os szögben a télen 99,5% -án nincs hó a paneleken. Mivel a dőlésszög 53 ° -ról 14 ° -ra csökken, az energiatermelés növekvő különbsége figyelhető meg a hóból megtisztított és nem tisztított modulok között.

Meg kell-e tisztítani a modulokat a hóból, hogy növeljék a napelemek teljesítményét?

Az SB teszt kimutatta, hogy a panelek tisztítása 0,85% -ról 5,31% -ra növeli az energiatermelést, a dőlési szög függvényében.

A hálózatba kapcsolt rendszerek tulajdonosai általában nem tisztítják a modulokat télen. Ez a viselkedés a rendszer típusától függ; földi telepítéskor az SB könnyebb megtisztítani a hótól, mint a tetőn lévő napelemeknél.

Az autonóm napenergia-erőművek tulajdonosai általában rendszeresen megtisztítják SB-jeiket a hóból, de ez általában egy olyan döntés, amelyet a tulajdonos önmagában hoz.

Mi az optimális nyári dőlésszög?

• A 27 ° dőlésszög megmutatta az SB maximális teljesítményét április 1-jétől szeptember 30-ig

Mi az optimális téli dőlésszög?

• Az 53 ° dőlésszög megmutatta az SB maximális teljesítményét október 1. és március 31. között, hótakarással szemben
  
• 90 ° dőlésszög és53 °   megmutatta az SB maximális teljesítményét április 1-jétől szeptember 30-ig, hótisztítás nélkül.
  

Mi az optimális dőlésszög az évre?

• Évente az 53 ° -os dőlésszögű SB maximális energiát generált, feltéve, hogy a paneleket hómentesíti
  
• Évente az 53 ° -os dőlésszögű SB maximális energiát generált anélkül, hogy a paneleket hóból megtisztította volna

Napelemekkel felszerelt autonóm rendszerben a legjobb a dőlési szöget évente kétszer megváltoztatni a tavaszi és az őszi napéjegyenlőség alatt. Természetesen az SB dőlésszögének rendszeres megváltoztatásáról az energiaellátó rendszer tulajdonosa dönt.

További figyelembe veendő tényezők:

• A téli tetőmunkák veszélye
• A meleg napsütéses téli időszakokban a hó megolvad és lehúzza a paneleket. A folyamat intenzitása a panelek dőlésszögétől függ.
• A legtöbb hóval rendelkező téli hónapokban a napsugárzás érkezése minimális, a nap magassága a horizont felett szintén minimális, és a fény szintén a legkevesebb.
  

Teljesítmény-előrejelzés

A NAIT teszttel felszerelt napelem 17% -os különbséget mutatott az energiatermelésben az első és a második tél alatt. Ez azt mutatja, hogy az energiatermelés évről évre jelentősen eltér. Ez a projekt megbízhatóbb statisztikákat fog biztosítani, mint a megfigyelési előzmények felhalmozódása a következő években.

Mutatók: A legérdekesebb adatok a 2013–2014-es időszakra

• Egy modul csúcsteljesítménye \u003d 226 W
• Csúcsenergia-termelés egy nap alatt egy modul segítségével \u003d 1,82 kWh május 27-én 18 ° -os dőlésszöggel
• A havi csúcsteljesítmény \u003d 442 kWh 2013 májusában
• A legalacsonyabb hőmérséklet a megfigyelés alatt \u003d -31 ° C, 2013. december 6
• A legmagasabb inverter hőmérséklet \u003d 46 ° C, 2013. július 2

További információkért lásd a mellékelt Észak-Alberta Technológiai Intézet napelemes fotovoltaikus referenciarendszer-jelentését - 2015. március 31. A projektet a NAIT és a Edmonton város támogatja.

Lásd a rendszer működésével kapcsolatos aktuális és korábbi adatokat. (a rendszer online megfigyelése, láthatja az aktuális mérési adatokat; vegye figyelembe a Kanadával való időbeli különbséget!)

Hivatkozás: Északi Technológiai Intézet (Tim Matthews). (2014). Napelemes fotovoltaikus referencia-tömb jelentés. Alternatív energiaprogram.Utolsó frissítés: 2015. augusztus 18

A napsugárzásnak csak egy kis része eléri a föld felszínét.

A napfény egyenes vonalban halad a Napról a Földre. Amikor eléri a légkört, a fény egy része refraktál, és egy része egyenes vonalban eléri a földet. A fény egy másik részét a légkör abszorbeálja. A refrakált fényt általában diffúz sugárzásnak vagy szórt fénynek nevezik. A napfény azon része, amely szétszórás vagy abszorpció nélkül eléri a föld felszínét, közvetlen sugárzás. A közvetlen sugárzás a legerősebb.

A napelemes modulok akkor is áramot termelnek, ha nincs közvetlen napfény. Ezért a fotovoltaikus rendszer még felhős időben is villamos energiát termel. A villamosenergia-termeléshez azonban a legjobb körülmények között erős napsütés és a panelek merőlegesen állnak a napfényre. Az északi félteke területein a paneleket délen, a déli féltekén pedig az északi területeken kell irányítani.

A különböző világítási körülmények hatása a fotovoltaikus modulok gyártására (a teljes teljesítmény% -ában)

A nap az égen átfolyik egy csatornából nyugatra. A Nap helyét az égen 2 koordinátával határozzuk meg - deklináció és azimut. A deklináció a megfigyelőt és a Napot összekötő vonal és a vízszintes felület közötti szög. Azimuth a Nap felé mutató irány és a déli irány közötti szög (lásd a jobb oldali ábrát).

Azt is figyelembe kell venni, hogy a déli irányba mutató irány (azaz iránytűvel) nem mindig esik egybe a valódi déli irányával. Vannak igaz és mágneses pólusok, amelyek nem esnek egybe. Ennek megfelelően vannak igaz és mágneses meridiánok. És ehhez és egy másikból megszámolhatja az irányt a kívánt elemhez. Az egyik esetben a valódi azimutról, a másikban a mágnesről fogunk foglalkozni. A valódi azimut az igaz (földrajzi) meridián és az adott alany felé mutató irány közötti szög. Mágneses azimut - a mágneses meridián és az alany felé mutató szög közötti szög. Nyilvánvaló, hogy a valódi és a mágneses azimutok ugyanolyan mértékben különböznek egymástól, hogy a mágneses meridián eltér az igazitól. Ezt az értéket mágneses deklinációnak nevezzük. Ha az iránytű tű az igaz meridiántól kelet felé fordul, akkor a mágneses deklinációt keletre hívják, ha a nyíl nyugatra tér el, akkor a deklinációt nyugatra hívják. A keleti deklinációt gyakran „+” (plusz), a nyugati „-” (mínusz) jelöléssel jelöljük. A mágneses deklináció nagysága nem azonos a különböző területeken. Tehát a moszkvai régió esetében a deklináció +7, + 8 °, de Oroszországban általában nagyobb mértékben változik.

A gyakorlatban a napelemeket bizonyos szögben kell irányítani a vízszintes felülethez. Az Egyenlítő közelében a napelemeket nagyon kis szögben (szinte vízszintesen) kell elhelyezni, hogy az eső elmossa a port és a szennyeződést a fotovoltaikus moduloktól.

Ettől a tájolástól való kicsi eltérések nem játszanak jelentős szerepet, mert napközben a nap keleti és nyugati irányban mozog az égen.

példa

A fotovoltaikus rendszer energiatermelésének aránya 45 fokos lejtőn, 52 fok északi szélességnél.

A teljesítmény maximális (100%), ha a panelek 36 fokos szögben vannak elhelyezve és déli irányban vannak. A táblázatból látható, hogy a déli, délkeleti és délnyugati irányok közötti különbség elhanyagolható.

Napenergia dőlésszöge

A napelemek akkor működnek a leghatékonyabban, ha a nap felé vannak irányítva, és felületük merőleges a nap sugaraira. A napelemek általában tetőn vagy tartószerkezeten vannak rögzített helyzetben, és a nap folyamán nem tudják ellenőrizni a nap helyzetét. Ezért a napelemek általában nem vannak optimális szögben (90 fok) a nap folyamán. A vízszintes sík és a napelem közötti szöget általában dőlésszögnek nevezik.

A földnek a nap körüli mozgása miatt szezonális eltérések is előfordulhatnak. Télen a nap nem éri el ugyanazt a szöget, mint nyáron. Ideális esetben a napelemeket nyáron vízszintesen kell elhelyezni, mint télen. Ezért a nyári munkavégzéshez a dőlésszöget kevésbé választják meg, mint a télen végzett munkát. Ha nem lehet évente kétszer megváltoztatni a szöget, akkor a paneleket az optimális szögben kell elhelyezni, amelynek értéke valahol a közepén helyezkedik el az optimális nyári és téli szögek között. Mindegyik szélességnél van a panelek optimális dőlésszöge. Kizárólag az Egyenlítő közelében található területeken a napelemeknek vízszintesnek kell lenniük.

Tavasszal és ősszel az optimális meredekségi szög általában megegyezik a terület szélességével. Télen 10-15 fokot adnak ehhez az értékhez, nyáron pedig 10-15 fokot vesznek ehhez az értékhez. Ezért általában ajánlott a dőlési szöget „nyár” -ról „téli” -re változtatni évente kétszer. Ha ez nem lehetséges, akkor a dőlésszöget körülbelül a terep szélességével kell kiválasztani.

Az optimálttól való kisebb, akár 5 fokos eltérések elhanyagolható hatással vannak a modulok teljesítményére. Az időjárási viszonyok különbsége inkább befolyásolja az áramtermelést. Autonóm rendszerek esetén az optimális dőlésszög a havi terhelési ütemtervtől függ, azaz ha egy adott hónapban több energiát fogyasztanak, akkor a dőlésszöget optimálisnak kell választani az adott hónapra. Azt is figyelembe kell vennie, hogy milyen árnyalatok vannak a nap folyamán. Például, ha keleti oldalán van egy fád, és a nyugati oldalon minden tiszta, akkor valószínűleg érdemes az irányt a pontos délről délnyugatra változtatni.

Teljesítmény veszteség a reflexió miatt

(a modulra merőleges irány százalékában)

példa

A hálózathoz csatlakoztatott rendszereknél 52 fok (északi szélesség) optimális dőlésszöge 36 fok. Azonban egy autonóm rendszer esetén, amelynek energiaigénye megközelítőleg azonos az év során, az optimális dőlésszög kb. 65-70 fok lesz.

A napelemek optimális tájolásának megválasztásakor figyelmet kell fordítani a különféle típusú napelemek telepítésének gyakorlati alkalmazására. Számos olyan helyen, amely a napenergiára összpontosít, ezt a kérdést nem fedik le kellőképpen, és a tudatlanság a panelek hatékonyságának legalacsonyabb szintre csökkentését eredményezheti.

A napfény szöge a panelek felületén meglehetősen erősen befolyásolja a reflexiós együtthatót, tehát a nem bevett napenergia hányadát. Példa: az üveg esetében, amikor az esési szög a felületére merőlegesen 30 ° -ig tér el, a visszaverődés együtthatója szinte változatlan marad, és kevesebb, mint 5%, vagyis a felületbe jutó sugárzás több mint 95% -a halad befelé. A visszaverődés további növekedése észrevehetőbb: 60 ° -kal 60% -kal a visszavert sugárzás aránya szinte megduplázódik - akár 10% -ig, stb.

A panel tényleges területe fontosabb tényező. A tényleges terület megegyezik a panel valódi területével, szorozva a sík és az áramlási irány közötti szög szinuszával. Ezért ha a panel merőleges az áramlásra, akkor annak tényleges területe megegyezik a valódiéval. Ha az áramlást 60 ° -kal elhajlik, akkor a terület a valós terület felének fele. Ha az áramlás párhuzamos a panellel, akkor a tényleges terület nulla. Ennek eredményeként egyértelmű, hogy az áramlás eltérése a táblára merőleges iránytól nemcsak növeli a visszaverődést, hanem csökkentheti a tényleges területet is, csökkentve az ilyen energiatermelést.

A leghatékonyabb a panel állandó tájolása merőlegesen a napfény áramlására. Ehhez a táblát két síkban kell cserélni, mivel a Nap iránya a napszakotól és az évszakotól függ. Természetesen ez a rendszer technikailag lehetséges, de meglehetősen összetett, ezért drága és nem túl megbízható.

Mint tudod, a sugarak 30 ° -ig tartó beesési szögeinél az üvegfelületen a visszaverődés együtthatója minimális, és nem változik, egész évben a nap maximális horizont feletti emelkedésének szöge 23 ° -kal eltér. Még akkor is, ha a szög 23 ° -kal eltér az merőlegestől, a panelek tényleges területe meglehetősen terjedelmes, tényleges területének legalább 92% -a. Ezért a Nap maximális emelkedésének éves átlagos magasságára kell összpontosítania, és arra is korlátozódnia kell, hogy egy síkban forogjon a hatékonyság elvesztése nélkül - a Föld sarki tengelye körül, napi 1 fordulat sebességgel. A vízszinteshez viszonyítva a panel forgásszöge megegyezik a tárgy földrajzi szélességével. Például Moszkva 56 ° szélességben helyezkedik el, ezért a panel forgástengelyét a felülethez képest 56 ° -kal északra kell dönteni. Az ilyen forgatás gyakorlati megszervezése meglehetősen egyszerű, de az akadályok nélküli forgáshoz sok helyre van szükség. Szerveznie kell egy csúszókapcsolatot is, amely lehetővé teszi a forgó panelből származó összes energia elterelését, vagy korlátozottan magát a rögzített csatlakozással történő rugalmas kommunikációra, de automatizálnia kell a panelt éjszakánként az eredeti helyzetébe. Ellenkező esetben az energia nem működik a kimenő kommunikáció csavarodásának és megszakításának elkerülése érdekében. Az ilyen megoldások kellően növelik a bonyolultságot, és csökkentik a rendszer megbízhatóságát és hatékonyságát. És a panel teljesítményének növekedésével a műszaki problémák exponenciálisan bonyolultabbá válnak.

A fentiek alapján az egyes napkollektoros rendszerek paneleit főként álló helyzetben szerelik fel, ez meglehetősen alacsony árat és magas megbízhatóságot biztosít a vevő számára egy ilyen berendezés számára. De itt meg kell választani a panel megfelelő dőlésszögét és elhelyezését. Az alábbiakban egy grafikon látható a napenergia érzékeléséről Moszkva példáján.

A napenergia érzékelése különféle irányú panelekkel Moszkvában

Narancssárga vonal   a Nap polar tengelye körüli forgásának követésének eredményeit mutatja.
Kék vonal   - mozdulatlan vízszintes panel.
Zöld vonal   - rögzített függőleges panel dél felé.
Piros vonal   - rögzített panel déllel szemben, a horizont felé 40 ° -kal.

Elemezzük a szigetelési rajzokat a panelek különböző telepítési szögeire vonatkozóan. Nem titok, hogy a Nap után forgó panel a leghatékonyabb (narancssárga vonal). De még hosszú nyári napokon is egy ilyen panel hatékonysága optimális szögben (piros vonal) csak 30%. De ilyen napokon sok hő és fény van. És az október és február közötti időszakban a forgó panel előnye a rögzített panelhez képest minimális és észrevehetetlen. Ilyenkor a függőleges panel, nem pedig a vízszintes panel (zöld vonal), kiegészítésként szolgál a ferde panelhez. Így a téli napfény alacsony sugarai a vízszintes panel mentén csúsznak, és tökéletesen érzékeltetik őket függőleges helyzetükben. Ebből következik, hogy a merőleges panel hatékonysága novemberben, decemberben és februárban meghaladja a ferde panel előállítását, és gyakorlatilag nem különbözik a forgó panel hatékonyságától. És márciusban és októberben a nap hosszabb, mint a télen, tehát a forgó panel jobb, mint az összes rögzített panel, de hatékonyságuk szinte azonos. És csak az áprilistól augusztusig terjedő időszakban, amikor a napok a legrövidebbek, a vízszintes panelt tekintik a leghatékonyabbnak, mint a függőleges. Júniusban a vízszintes panel jobb, mint a függőleges. Ez a tény nyilvánvaló, mivel egy moszkvai nyári nap több mint 17 órán át tart, és a függőleges panel féltekéjén a nap nem lehet több, mint 12 óra, és a fennmaradó öt órán keresztül a nap van mögötte. Ha figyelembe vesszük a legfeljebb 60 ° -os beesési szöget, akkor a panel felületéről visszavert fény aránya gyorsan növekszik, és a terület hatékonysága több mint kétszer csökken. Akkor a panelnek a napsugárzás hatékony észlelésének ideje nem lehet több, mint 8 óra, azaz A nap teljes hosszának 50% -a. Ez megmagyarázza a függőleges panelek teljesítményének stabilizálódásának tényét a hosszú napok teljes időszakában, amely márciusban kezdődik és szeptemberben ér véget. Fontolja meg januárt, amikor a panelek teljesítménye majdnem megegyezik. A január Moszkvában mindig borús, a napenergia több mint 90% -a eloszlik. Ilyen sugárzás esetén a panel tájolása egyáltalán nem számít. De még néhány napos januári nap is 20% -kal csökkentheti a vízszintes panel teljesítményét.

Milyen szöget válasszon?

A dőlésszög attól függ, hogy mikor van szüksége napenergiára. Ha meleg évszakban kívánja használni, akkor érdemes az optimális dőlésszöget választani - merőleges a Nap átlagos helyzetére az őszi és a tavaszi napéjegyenlőség idején. Ez a szög 10-15 ° -kal kisebb, mint Moszkva földrajzi szélessége, és 40-45 °. Ha egész évre szüksége van ilyen energiára, akkor a téli hónapokban a lehető legtöbbet kell felhasználnia. Ez azt jelenti, hogy összpontosítani kell a Nap átlagos helyzetére az őszi és a tavaszi napéjegyenlőség között, és a paneleket közelebb kell helyezni a függőlegeshez, azaz 5-15 ° -kal több, mint a földrajzi szélesség.

Ha építészeti megfontolások szerint lehetetlen a panelt ilyen szögben lefedni, ez azt jelenti, hogy választania kell a 40 ° -ot meg nem haladó dőlésszög között, vagy a panelt függőlegesen kell felszerelni. Ilyen helyzetben a panel függőleges felszerelése előnyös. Ilyen telepítés esetén a hosszú napsütéses napokon nem szörnyű az energiahiány, mivel ebben az időszakban sok Nap van, és az energiahatékonyság iránti igény általában nem túl nagy, mint a hideg évszakban. A panel dőlésszögének természetesen déli irányban kell lennie, de még a keleti vagy nyugati irányú 10-15 ° -os eltérés sem változhat sokat, tehát enyhe eltérés megengedett.

A napelemek vízszintes elhelyezése nem igazolta önmagát, és nem is hatékony. Az energiatermelés erőteljes csökkenése mellett az őszi-téli időszakban a por, a hó és a víz folyamatosan halmozódik fel a vízszintes paneleken. És a panelek ápolására vonatkozó utasítások szerint mindezt csak kézzel kell eltávolítani. Ha a panelt 60 ° -nál nagyobb szögbe állítják, akkor a hó gyakorlatilag nem esik rajta, és a panel megtisztítja magát, és a por tökéletesen öblíti az esőt.

És még egy érdekes tény - ha a felület üvege dombornyomott, és nem sima, akkor hatékonyabban képes felvenni az oldalsó fényt, és továbbítani azt a napelemek működő elemeire. A leghatékonyabb a hullámos dombormű, északról délre kiálló és mélyedésekkel, függőleges panelekkel pedig fentről lefelé. A hullámos üveg 5-10% -kal növeli a rögzített panel termelését.

Hozzáadás dátuma: 2015.02.02

NapelemA fotovoltaikus modul megújuló áramforrás, amely a nap fényenergiáját villamos energiává alakítja.

A fotovoltaikus modulokat a legszélesebb körben használják hatékony, környezetbarát energiaforrásként, különféle felhasználásokra. Ez elsősorban olyan hálózati rendszerek, amelyek energia-értékesítést biztosítanak a régió közös hálózatához egy hálózati inverteren keresztül. A fotovoltaikus modulokat megújuló energiaforrásként is használják tartalék és önálló energiarendszerekben.

A napelemek tájolása és beépítési szögei.

A fotovoltaikus modulok telepítésére olyan speciális terveket alkalmaznak, amelyek biztosítják optimális napsugárzást és megbízható rögzítésüket a telepítési helyszínen található különféle felületekre: földi alapokra, lejtős tetőkre, lapos tetőkre és függőleges felületekre.

A maximális energiateljesítmény érdekében a fotovoltaikus modulokat úgy kell felszerelni, hogy a nap sugarai a modul munkafelületére 90 ° szögben esjenek. Ezt a követelményt csak napenergia-berendezéseknél lehet elérni, ha a napkövető rendszerekhez kétoldalas nyomkövető rendszerrel ellátott speciális forgószerkezeteket használnak (lásd alább). Az ilyen szolárberendezések - a napenergia maximális felhasználásának maximalizálásával járó nyilvánvaló előnyök mellett - meglehetősen drága készülékek, amelyek - bár nem jelentősen, de folyamatosan - energiát fogyasztanak, és nagy helyet igényelnek a telepítéshez, a rögzített szerkezetekhez képest. Ezért általában a rendszer teljesítményével és a tervezési költségekkel járnak kompromisszumok, és elsősorban a fotovoltaikus rendszerekben álló szerkezeteket használnak.

Az ilyen szerkezetek déli irányba mutatnak, csekély eltérésekkel az azimutban (lásd az ábrát), és rögzített vagy változó dőlésszöggel vannak beállítva.

A fotovoltaikus rendszer energiateljesítménye, a telepítéstől függően.

Optimális szög napelemek  függ a terep szélességétől, és megváltoztatható attól függően is, hogy milyen energia optimalizálásra van szükség az energiatermeléshez. Tehát csökkenthető az optimális értékből, ha a fotovoltaikus rendszer nyári időszakban működik (optimális a nyáron), növelhető, ha a fotovoltaikus rendszert főleg őszi-téli időszakban használják, vagy átlagértéknek tekinthető, ha a fotovoltaikus rendszert egész évben tervezték.

Egyszerűsített formula a fotomodulok optimális dőlésszögének kiszámításához:

• Ha a szélesség legfeljebb 25 °, akkor szorozzuk meg a szélesség numerikus értékét 0,87-rel.
• Ha a szélesség 25 ° és 50 ° között van, szorozzuk meg a szélesség numerikus értékét 0,76-os plusz 3,1 fokkal.

Az alábbi ábra bemutatja a dőlés beállításának a teljesítményre gyakorolt \u200b\u200bhatását. A türkiz vonal azt az energiamennyiséget jelzi, amelyet minden nap be lehet venni, ha napelemek telepítése  rögzített optimális dőlésszögben készülnek. A piros vonal mutatja a napenergia mennyiségét, amely évente négyszer történő beállításával érhető el. A lila vonal a napenergia mennyiségét mutatja, ha napelemek  téli szögre szerelve. Összehasonlításképpen, a zöld vonal azt az energiát mutatja, amelyet egy kéttengelyes nyomkövető rendszerrel kapna, amely a paneleket mindig közvetlenül a nap felé irányítja. Az adatok 40 ° szélességre vonatkoznak.

Ha a kialakítás lehetővé teszi a napelemek dőlésszögének megváltoztatását, akkor ha a szöget évente kétszer megváltoztatja 25 ° és 50 ° közötti szélességnél, akkor a következő számokat veheti fel: A nyár legjobb lejtési szöge a szélességi szélesség numerikus értéke, amely szorzata 0,93 és mínusz 21 fok között van. Télen a legjobb dőlésszög a szélességi szélesség számának 0,875-szorosa, plusz 19,2 fok. Az optimális idő a nyári dőlésszög megváltoztatására március 30-án, télen pedig szeptember 12-ig.

Ha a napelemek dőlésszögét évente négyszer 25 és 50 ° közötti szélességre állítják, a legjobb dőlésszög a következő:

• nyáron a szélesség numerikus értékét megszorozják 0,92-del, és vonják le 24,3 fokot.
• tavasszal és ősszel a szélesség numerikus értékét megszorozzuk 0,98-kal, és vonjuk le a 2,3 fokot.
• télen szorozzuk meg a szélesség numerikus értékét 0,89-rel, és adjunk hozzá 24 fokot.

A dőlésszög megváltoztatásának optimális ideje a nyári időszakban április 18, őszi időszakban - augusztus 24, a téli időszakban - október 7, a tavaszi időszakban - március 5.

Télen a téli dőlésszögű napelemek meglehetősen hatékonyan orientálódnak, és az energia 81-88% -át elfogják a tracker rendszerhez képest. Ez a dőlésszög jó megoldás azokon a helyeken, ahol télen a terhelés nagyobb, mint nyáron. Tavasszal, nyáron és ősszel a hatékonyság alacsonyabb lesz (tavasszal / ősszel 74–75%, nyáron 68–74%), mivel ezekben az évszakokban a nap az ég nagy részén halad át, és a rögzített panel nem képes arra, hogy szögre irányítsa, 90 ° felé közeledik, a nap jelentős részén. Csak ebben az évszakban a tracker nyomkövető rendszerek adják a legnagyobb hatást.

Vegye figyelembe, hogy télen a szög körülbelül 5 ° -kal meredekebb, mint általában ajánlott. Ennek oka az, hogy télen a legtöbb napenergia délben van, tehát a fotovoltaikus modulokat szinte közvetlenül a nap felé kell irányítani délben. A szöget úgy módosítják, hogy a nap folyamán a legteljesebb energiát kapja.

Ha a fotovoltaikus rendszerek tervezése lehetővé teszi, hogy minden hónapban beállítsák a dőlési szöget, akkor ezeket az értékeket kell kiszámítani annak értékéhez az L szélességnél.

A tavaszi napéjegyenlőségtől az őszi napéjegyenlőségig –

• a szög (L-5 °) április 3-án és szeptember 9-én (a következő két hét különbséggel együtt)
• a szög (L-10 °) április 17-én és augusztus 26-án (a következő két hét különbséggel együtt)
• a szög (L-15 °) május 1-jén és augusztus 12-én (a következő két hét különbséggel együtt)
• a szög május 22-én és július 22-én (L-20 °) van (beleértve a különbség következő két hetét)
• a szög (L-23,5 °) június 22-én (nyári napforduló)

Az őszi napéjegyenlőségtől a tavaszi napéjegyenlőségig–

• a szög megegyezik az L szélességgel március 22-én és szeptember 22-én (napéjegyenlőség)
• a szög (L +5 °), október 6-án és március 7-én (a következő két hét különbséggel együtt)
• a szög (L +10 °) október 19-én és február 22-ig (beleértve a következő 2 hét különbséget)
• a szög (L +15 °), november 3-án és február 8-án (a következő két hét különbséggel együtt)
• a szög (L +20 °) november 23-án és január 23-án van (a következő két hét különbséggel együtt)
• a szög (L +23,5 °) december 22-én (téli napforduló)

Néhány szélesség dőlésszöge az évszakától függően a grafikonon látható

Ha a napelemes szerkezeteket több sorba rendezi, akkor a helyes tájolással és dőlésszög mellett nagyon fontos a sorok közötti megfelelő távolságot megválasztani, hogy a modulok felülete ne kölcsönösen árnyékolódjon. A középső sávhoz, az optimális rögzített dőlésszöggel, gyakran alkalmazzák a d \u003d 3w egyszerű képletet, ahol d a sorok közötti távolság és w a panel magassága az optimális dőlésszögnél.

30 ° -hoz közeli dőlésszögek esetén a hely felhasználási aránya a fotovoltaikus rendszer alatt 33%. A bemutatott adatok áttekintések, különféle forrásokból összegyűjtött adatok, és kissé eltérnek az értéküktől, mivel azokat különböző módszerekkel számították ki. Általában feladatuk az, hogy elképzelést adjanak arról, hogy a fotovoltaikus rendszer hogyan működik optimálisan, a napelemek tájolásától és szögétől függően.

A napelemek felszerelésére szolgáló szerkezetek típusai.

A napelemek felületre történő felszerelésének tervei .

A napelemek felületre történő felszereléséhez horganyzott vas- vagy alumíniumprofilok készülnek, és egyetlen szerkezetre vannak összeállítva, hogy egy vagy több modulcsoportot függőleges vagy vízszintes síkba szerelhessenek. Az ilyen szerkezeteket gyakran beton alapra szerelik.

A fotovoltaikus modulok földre történő beépítésére szolgáló helyhez kötött szerkezetek mellett egy vagy két síkban forgószerkezetek is vannak, amelyek a napkövető-orientáló rendszerek nyomkövető rendszereit tartalmazzák. A nyomkövetők használata lehetővé teszi a terminálpanelek aktív felületének leghatékonyabb orientálását és jelentősen növeli az energiahatékonyságot a rögzített fémszerkezetekre történő rögzített elhelyezéshez képest - akár 30 - 40% -ig.

A nyomkövető rozsdamentes acélból és alumínium profilból készül.

A nyomkövető költségek és hatékonyság aránya meghatározza a rájuk helyezett fotomodulok optimális teljesítményét, amely az egységektől a tíz kilowattig terjedhet.

Napelemek tetőn történő felszerelésének tervei.

A fotovoltaikus modulok lapos tetőkhöz történő felszereléséhez rozsdamentes acél tartóelemekkel ellátott alumínium profilszerkezeteket használnak. Az ilyen szerkezeteken a paneleket egy vagy több réteggel szerelik fel, vízszintes vagy függőleges síkban.

Dél felé irányított, az irányszögben és az optimálishoz közeli dőlésszögű tetőkön a napelemek telepítése alumínium profilokra történik, amelyek a tetőn vagy a tetőn tartóelemekre vannak felszerelve.

Mobil napelemek

A mobil alkalmazásokhoz használt fotoelektromos modulok terveinek képesnek kell lenniük a modulok gyors telepítésére és orientálására a végén, valamint elég kompaktnak kell lenniük a szállításhoz. Alumínium profilból készülnek, rozsdamentes acél rögzítőkkel, forgócsomópontokkal, amelyek lehetővé teszik a szerkezet geometriájának és a teljes rendszer, vagy az egyes elemek geometriájának megváltoztatását.

Az ilyen szerkezetekre bizonyos korlátozások vonatkoznak, amelyek a teljes rendszer tömegméreteinek, valamint szállításának és üzemkész állapotának a körülményeihez kapcsolódnak.

Tehát, amint azt a fentiekben tárgyaltuk, a fotovoltaikus rendszerek teljesítménye közvetlenül függ a napelemek telepítésének helyességétől és az azok terveinek kiválasztásáról. A fotovoltaikus rendszer kiválasztásának és tervezésének számítása ugyanolyan fontos elem a maximális energiateljesítmény eléréséhez, mint a rendszer többi eleme - a fotovoltaikus modulok és az inverterek.

A napelemek akkor működnek a leghatékonyabban, ha a nap felé vannak irányítva, és felületük merőleges a nap sugaraira. hogyan meghatározni egy olyan helyzetet, amelyben napi maximális energiát termelnek?

A nap az égen keleti és nyugati irányban mozog. A Nap helyét az égen 2 koordinátával határozzuk meg - deklináció és azimut. A deklináció a megfigyelőt és a Napot összekötő vonal és a vízszintes felület közötti szög. Azimuth a Nap felé mutató irány és a déli irány közötti szög (lásd a jobb oldali ábrát).

Általánosságban elmondható, hogy csak három lehetőség van a napkollektor közvetlen napfénynek való kitettségének növelésére:

1. Telepítés rögzített szerkezetre optimális szögben
2. Telepítés kéttengelyes nyomkövetőbe (egy olyan forgóplatformra, amely két síkban foroghat a nap mögött)
3. Telepítés egytengelyes nyomkövetőbe (a platform csak egy tengelyt változtathat, leginkább azt, amely felelős a döntésért)

A 2. és a 3. lehetőség előnyei vannak (a napelemes akkumulátor üzemidejének jelentős növekedése és az energiatermelés némi növekedése), de vannak hátrányok: magasabb ár, a rendszer megbízhatóságának csökkenése a mozgó elemek bevezetése miatt, a kiegészítő karbantartás igénye stb. stb.) Egy külön cikkben megvizsgáljuk a nyomkövetők használatának megvalósíthatóságát, most csak az 1. lehetőségről fogunk beszélni - egy rögzített szerkezetről vagy egy rögzített szerkezetről, változó dőlésszöggel.

A napelemek általában tetőn vagy tartószerkezeten vannak rögzített helyzetben, és a nap folyamán nem tudják ellenőrizni a nap helyzetét. Ezért a napelemek általában nem vannak optimális szögben (a nap sugarainak 90 fokkal) a nap folyamán. A vízszintes sík és a napelem közötti szöget általában dőlésszögnek nevezik.

A földnek a nap körüli mozgása miatt szezonális eltérések is előfordulhatnak. Télen a nap nem éri el ugyanazt a szöget, mint nyáron. Ideális esetben a napelemeket vízszintesen kell elhelyezni nyáron, mint télen. Ezért a nyári munkavégzéshez a dőlésszöget kevésbé választják meg, mint a télen végzett munkát. Ha nem lehet évente kétszer megváltoztatni a szöget, akkor a paneleket az optimális szögben kell elhelyezni, amelynek értéke valahol a közepén helyezkedik el az optimális nyári és téli szögek között. Mindegyik szélességnél van a panelek optimális dőlésszöge. Csak az Egyenlítő közelében található területeken a napelemeket szinte vízszintesen kell elhelyezni (de ott is kissé szögben vannak felszerelve, hogy az eső elmossa a szennyeződéseket a napelemből).

Jellemzően tavasszal és ősszel az optimális dőlésszög a terület szélességével egyenlő. Télen 10-15 fokot adnak ehhez az értékhez, nyáron pedig 10-15 fokot vesznek ehhez az értékhez. Ezért általában ajánlott a dőlési szöget „nyár” -ról „téli” -re változtatni évente kétszer. Ha ez nem lehetséges, akkor a dőlésszöget körülbelül a terep szélességével kell kiválasztani. Ezenkívül a dőlésszög a terület szélességétől is függ. Lásd a jobb oldali táblázatot.

Termelési veszteségek a visszaverődés miatt (százalékban a modul merőleges irányához)

Az optimálttól való kisebb, akár 5 fokos eltérések elhanyagolható hatással vannak a modulok teljesítményére. Az időjárási viszonyok különbsége inkább befolyásolja az áramtermelést. Autonóm rendszerek esetén az optimális dőlésszög a havi terhelési ütemtervtől függ, azaz ha egy adott hónapban több energiát fogyasztanak, akkor a dőlésszöget optimálisnak kell választani az adott hónapra. Azt is figyelembe kell vennie, hogy milyen árnyalatok vannak a nap folyamán. Például, ha keleti oldalán van egy fád, és a nyugati oldalon minden tiszta, akkor valószínűleg érdemes az irányt a pontos délről délnyugatra változtatni.

1. példa

Például nyáron az optimális dőlésszög 30–40 fok, télen pedig több mint 70, a terep szélességétől függően. Tavasszal és ősszel a dőlésszög átlagértéke a nyár és a tél szöge közötti érték. Autonóm rendszerek esetén az optimális dőlésszög a havi terhelési ütemtervtől függ, vagyis ha egy adott hónapban több energiát fogyasztanak, akkor a dőlésszöget erre a hónapra kell optimálisnak választani.

A hálózathoz csatlakoztatott rendszereknél 52 fok (északi szélesség) optimális dőlésszöge 36 fok. Azonban egy autonóm rendszer esetén, amelynek energiaigénye megközelítőleg azonos az év során, az optimális dőlésszög kb. 65-70 fok lesz.

2. példa

A fotovoltaikus rendszer energiatermelésének aránya 45 fokos lejtőn, 52 fok északi szélességnél.

A teljesítmény maximális (100%), ha a panelek 36 fokos szögben vannak elhelyezve és déli irányban vannak. A táblázatból látható, hogy a déli, délkeleti és délnyugati irányok közötti különbség elhanyagolható.

A napelemek termelésének a Nap irányától való függése

A napelemek által a napenergia mennyiségének kiszámításához, amikor a napfény 90 ° -on kívüli szögben esik, a következő példát vesszük figyelembe:
Példa:  A napelemek déli irányban vannak, hosszanti dőlés nélkül. A nap délkeletre süt. A napelemek és a Nap felé mutató merőleges vonalnak a szöge 360/8 \u003d 45 fok. A beeső napsugárzás egy fénysugárjának szélessége megegyezik a tan (| 90-45 |) / sin (| 90-45 |) \u003d 1,41-rel, és a napelemek által bejutott napenergia mennyisége a teljes energia 1 / 1,41 \u003d 71% -a. akkor kapnánk, ha a Nap pontosan délről sütne.

Egy jó cikk, amely leírja a különféle szögekben felszerelt napelemek gyártásának kísérleti tesztjeit - figyelembe veszik a különböző szögekbe telepített napelemek takarításának hatását is a hóból.

Mint mindig, ha nehézségekbe ütközik a napelemek, hálózati inverterek kiválasztásakor a napenergia-erőműhöz, vagy ha telepítési segítségre van szüksége, kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot, mérnökeink képesek lesznek a legjobb választást ajánlani. Több mint 15 éve dolgozunk a napelemek piacán, ezalatt az idő alatt felhalmoztunk jó tapasztalatokat, és örömmel segítünk Önnek.