Il pannello solare è stato sviluppato e installato presso il Northern Alberta Institute of Technology (NAIT) al fine di ottenere informazioni affidabili sull'angolo di installazione ottimale per i progettisti di impianti solari e per tutti coloro che installano pannelli solari. È stato studiato l'effetto dell'angolo di installazione dei pannelli solari e la quantità di neve sui pannelli solari sulle prestazioni di una centrale solare.

Banco prova tetto NAIT ed è composto da 6 coppie di pannelli solari. Il campus principale NAIT si trova in 11762 106 Street NW, Edmonton, Alberta.

Caratteristiche della batteria solare di riferimento:

• Il pannello solare ha accesso al 100% alla luce solare (nessun albero o edificio che oscuri il pannello solare)
• I moduli sono orientati esattamente a sud e installati a una latitudine di 53 °
• Ogni coppia di moduli è installata con angoli diversi da 14 ° a 90 °
• La neve veniva rimossa dal lato occidentale (a sinistra) ogni volta dopo la nevicata
• Le foto vengono scattate immediatamente prima e immediatamente dopo aver eliminato la neve
• I microinverter hanno registrato lo stato del lavoro ogni 5 minuti. I parametri sono stati registrati: tempo, tensione CA, tensione CC, CC, temperatura e potenza dell'inverter.

Sono stati scelti quattro angoli di inclinazione perché sono angoli di inclinazione popolari per le pendenze del tetto (14 °, 18 °, 27 °, 45 °). Inoltre, sono stati selezionati angoli di 53 ° (latitudine dell'area di Edmonton) e 90 ° (installazione verticale sulla parete).

Progettazione di una batteria solare di prova.

Dal 2012, i pannelli solari da neve sono stati eliminati in media 24 volte durante la stagione invernale. I pannelli sul lato ovest furono eliminati. Lo strumento più conveniente per la pulizia era un raschietto per spazzole per auto da 2 metri. La maniglia della spazzola telescopica elimina la necessità di scale e migliora la sicurezza durante il lavoro.

Conclusioni sull'influenza dell'angolo di inclinazione e della neve

Le seguenti conclusioni possono essere tratte dall'elaborazione dei dati dalla batteria solare.

Effetto neve

Con un aumento dell'angolo di inclinazione, aumenta la capacità di sgombrare naturalmente la neve. Ad un angolo di 90 °, non c'è neve sui pannelli durante il 99,5% dell'inverno. Poiché l'angolo di inclinazione diminuisce da 53 ° a 14 °, si osserva una differenza crescente nella produzione di energia tra i moduli puliti e non chiari dalla neve.

I moduli devono essere ripuliti dalla neve per aumentare le prestazioni dei pannelli solari?

Il test SB ha dimostrato che la pulizia dei pannelli aumenta la produzione di energia dallo 0,85% al \u200b\u200b5,31% a seconda dell'angolo di inclinazione.

Di solito i proprietari dei sistemi in rete non puliscono i moduli durante l'inverno. Questo comportamento dipende dal tipo di sistema; durante l'installazione a terra è più facile liberare SB dalla neve che nel caso di una batteria solare da tetto.

I proprietari di impianti solari autonomi di solito puliscono regolarmente i loro SB dalla neve, ma questa è di solito una decisione che il proprietario prende da solo.

Qual è l'angolo di inclinazione estivo ottimale?

• L'angolo di inclinazione di 27 ° ha mostrato le massime prestazioni dell'SB nel periodo dal 1 aprile al 30 settembre

Qual è l'angolo di inclinazione invernale ottimale?

• L'angolo di inclinazione di 53 ° ha mostrato le massime prestazioni di SB nel periodo dal 1 ottobre al 31 marzo, soggetto a schiarimento della neve
  
• Angoli di inclinazione di 90 ° e53 °   ha mostrato le massime prestazioni di SB nel periodo dal 1 aprile al 30 settembre senza disboscamento.
  

Qual è l'angolo di inclinazione ottimale per l'anno?

• all'anno, l'SB con un angolo di inclinazione di 53 ° generava un massimo di energia a condizione che i pannelli fossero sgombrati dalla neve
  
• all'anno, l'SB con un angolo di inclinazione di 53 ° generava un massimo di energia senza pulire i pannelli dalla neve

In un sistema autonomo con pannelli solari, è meglio cambiare l'angolo di inclinazione 2 volte l'anno durante l'equinozio di primavera e autunno. Naturalmente, la decisione di modificare regolarmente l'angolo di inclinazione dell'SB viene presa dal proprietario del sistema di alimentazione.

Ulteriori fattori da considerare:

• Pericolo di lavori sul tetto invernale
• Durante i caldi periodi di sole in inverno, la neve si scioglie e si stacca dai pannelli. L'intensità di questo processo dipende dall'angolo di inclinazione dei pannelli.
• Nei mesi invernali con la massima neve, l'arrivo della radiazione solare è minimo, l'altezza del sole sopra l'orizzonte è anche minima e anche la luce è minima.
  

Previsione delle prestazioni

La batteria solare di prova NAIT ha mostrato una differenza del 17% nella produzione di energia durante il primo e il secondo inverno. Ciò dimostra che la produzione di energia varia in modo significativo di anno in anno. Questo progetto fornirà statistiche più affidabili come l'accumulo della storia delle osservazioni negli anni successivi.

Indicatori: le cifre più interessanti per il 2013-2014

• Potenza di picco di un modulo \u003d 226 W.
• Picco di produzione di energia in un giorno per un modulo \u003d 1,82 kWh il 27 maggio con un angolo di inclinazione di 18 °
• Potenza solare mensile di picco \u003d 442 kWh a maggio 2013
• La temperatura più bassa durante l'osservazione \u003d -31 ° C 6 dicembre 2013
• Massima temperatura dell'inverter \u003d 46 ° C 2 luglio 2013

Per ulteriori informazioni, consultare il rapporto sull'array di riferimento fotovoltaico solare dell'Alberta Institute of Technology del 31 marzo 2015 allegato. Progetto finanziato da NAIT e la città di Edmonton.

Vedi i dati attuali e storici sul funzionamento del sistema. (monitoraggio online del sistema, è possibile visualizzare i dati di misurazione correnti; tenere conto della differenza di tempo con il Canada!)

Riferimento: Northern Institute of Technology (Tim Matthews). (2014). Rapporto sull'array di riferimento fotovoltaico solare. Programma di energia alternativa.Ultimo aggiornamento: 18 agosto 2015

Solo una piccola parte della radiazione solare raggiunge la superficie della terra.

La luce del sole viaggia dal Sole alla Terra in linea retta. Quando raggiunge l'atmosfera, parte della luce viene rifratta e parte raggiunge la terra in linea retta. Un'altra parte della luce è assorbita dall'atmosfera. La luce rifratta è quella che viene generalmente chiamata radiazione diffusa o luce diffusa. La parte della luce solare che raggiunge la superficie terrestre senza dispersione o assorbimento è la radiazione diretta. La radiazione diretta è la più intensa.

I moduli solari generano elettricità anche quando non c'è luce solare diretta. Pertanto, anche con tempo nuvoloso, l'impianto fotovoltaico produrrà elettricità. Tuttavia, le condizioni migliori per generare elettricità saranno in pieno sole e quando i pannelli sono orientati perpendicolarmente alla luce solare. Per le aree dell'emisfero settentrionale, i pannelli dovrebbero essere orientati a sud, per i paesi dell'emisfero meridionale - a nord.

L'influenza di varie condizioni di illuminazione sulla produzione di moduli fotovoltaici (in% della piena potenza)

Il sole si muove attraverso il cielo da uno scarico ad ovest. La posizione del Sole nel cielo è determinata da 2 coordinate: declinazione e azimut. La declinazione è l'angolo tra la linea che collega l'osservatore e il Sole e la superficie orizzontale. L'azimut è l'angolo tra la direzione verso il sole e la direzione verso sud (vedere la figura a destra).

Va anche tenuto presente che la direzione verso il sud magnetico (cioè con la bussola) non coincide sempre con la direzione verso il sud reale. Esistono poli veri e magnetici che non coincidono. Di conseguenza, ci sono meridiani veri e magnetici. E da quello e da un altro puoi contare la direzione verso l'oggetto desiderato. In un caso, ci occuperemo del vero azimut, nell'altro con il magnetico. Il vero azimut è l'angolo tra il vero meridiano (geografico) e la direzione verso un dato soggetto. Azimut magnetico: l'angolo tra il meridiano magnetico e la direzione verso il soggetto. È chiaro che gli azimut reali e magnetici differiscono per la stessa quantità con cui il meridiano magnetico differisce da quello vero. Questo valore si chiama declinazione magnetica. Se l'ago della bussola si discosta dal vero meridiano verso est, la declinazione magnetica viene chiamata est; se la freccia devia verso ovest, la declinazione si chiama occidentale. La declinazione orientale è spesso indicata dal segno “+” (più), quella occidentale - dal segno “-” (meno). L'entità della declinazione magnetica non è la stessa in diverse aree. Quindi, per la regione di Mosca, la declinazione è +7, + 8 °, ma generalmente in Russia varia in misura maggiore.

In pratica, i pannelli solari dovrebbero essere orientati di un certo angolo rispetto a una superficie orizzontale. Vicino all'equatore, i pannelli solari dovrebbero essere posizionati ad un angolo molto piccolo (quasi in orizzontale), in modo che la pioggia lavasse via la polvere e lo sporco dai moduli fotovoltaici.

Piccole deviazioni da questo orientamento non svolgono un ruolo significativo, perché durante il giorno il sole si sposta attraverso il cielo da est a ovest.

esempio

La quota di produzione di energia da parte del sistema fotovoltaico con un angolo di 45 gradi, per una latitudine di 52 gradi di latitudine nord.

L'output è massimo (100%) quando i pannelli si trovano ad un angolo di 36 gradi e sono orientati a sud. Come si può vedere dalla tabella, la differenza tra le direzioni verso sud, sud-est e sud-ovest è trascurabile.

Angolo di inclinazione solare

I pannelli solari funzionano in modo più efficace quando sono diretti verso il sole e la loro superficie è perpendicolare ai raggi del sole. I pannelli solari si trovano solitamente su un tetto o una struttura di supporto in una posizione fissa e non possono monitorare la posizione del sole durante il giorno. Pertanto, di solito i pannelli solari non hanno un angolo ottimale (90 gradi) durante il giorno. L'angolo tra il piano orizzontale e il pannello solare è generalmente chiamato angolo di inclinazione.

A causa del movimento della terra intorno al sole, si verificano anche variazioni stagionali. In inverno, il sole non raggiunge la stessa angolazione che in estate. Idealmente, i pannelli solari dovrebbero essere posizionati in estate più orizzontalmente che in inverno. Pertanto, l'angolo di inclinazione per lavorare in estate è scelto meno che per lavorare in inverno. Se non è possibile modificare l'angolazione due volte all'anno, i pannelli devono essere posizionati con l'angolazione ottimale, il cui valore si trova da qualche parte nel mezzo tra gli angoli ottimali per l'estate e l'inverno. Per ogni latitudine esiste un angolo di inclinazione ottimale dei pannelli. Solo per le aree vicine all'equatore, i pannelli solari devono essere orizzontali.

Per la primavera e l'autunno, l'angolo di pendenza ottimale è generalmente uguale alla latitudine dell'area. Per l'inverno, 10-15 gradi vengono aggiunti a questo valore e in estate 10-15 gradi vengono presi da questo valore. Pertanto, di solito si consiglia di cambiare l'angolo di inclinazione da "estate" a "inverno" due volte l'anno. Se ciò non è possibile, l'angolo di inclinazione viene scelto approssimativamente uguale alla latitudine del terreno.

Piccole deviazioni fino a 5 gradi da questo ottimale hanno un effetto trascurabile sulle prestazioni dei moduli. La differenza nelle condizioni meteorologiche influisce maggiormente sulla generazione di elettricità. Per i sistemi autonomi, l'angolo di inclinazione ottimale dipende dal programma di carico mensile, ad es. se viene consumata più energia in un determinato mese, l'angolo di inclinazione dovrebbe essere scelto in modo ottimale per questo particolare mese. Inoltre, devi considerare quale ombreggiatura c'è durante il giorno. Ad esempio, se hai un albero sul lato est e tutto è pulito sul lato ovest, molto probabilmente ha senso spostare l'orientamento dall'esatto sud a sud-ovest.

Perdita di produzione a causa della riflessione

(come percentuale della direzione perpendicolare al modulo)

esempio

L'angolo di inclinazione ottimale per la latitudine 52 gradi (latitudine nord) per i sistemi collegati alla rete è di 36 gradi. Tuttavia, per un sistema autonomo con fabbisogno energetico approssimativamente uguale durante l'anno, l'angolo di inclinazione ottimale sarà di circa 65-70 gradi.

Quando si sceglie l'orientamento ottimale dei pannelli solari, è necessario prestare attenzione all'uso pratico di diversi tipi di impianti solari. Su numerosi siti incentrati sull'energia solare, questo problema non è sufficientemente divulgato e l'ignoranza può portare a una riduzione dell'efficacia dei pannelli al livello più basso.

L'angolazione della luce solare sulla superficie dei pannelli influenza in modo abbastanza forte il coefficiente di riflessione, quindi la frazione di energia solare non ricevuta. Esempio: per il vetro, quando l'angolo di incidenza si discosta dalla perpendicolare alla sua superficie a 30 °, il coefficiente di riflessione rimane pressoché invariato ed è inferiore al 5%, ovvero oltre il 95% della radiazione che entra nella superficie passa all'interno. Un ulteriore aumento della riflessione è più evidente: di 60 ° la percentuale di radiazione riflessa quasi raddoppia - fino al 10%, ecc.

L'area effettiva del pannello è un fattore più importante. L'area effettiva è uguale all'area reale del pannello, moltiplicata per il seno dell'angolo tra il piano e la direzione del flusso. Pertanto, se il pannello è perpendicolare al flusso, la sua area effettiva è la stessa di quella reale. Se il flusso viene deviato di 60 °, l'area è la metà dell'area reale. Se il flusso è parallelo al pannello, l'area effettiva è uguale a zero. Di conseguenza, è chiaro che la deviazione del flusso dalla perpendicolare al pannello non solo aumenta la riflessione, ma può anche ridurre l'area effettiva, causando una diminuzione della produzione di tale energia.

Il più efficace è l'orientamento costante del pannello perpendicolare al flusso della luce solare. Ciò richiederà di cambiare il pannello su due piani, perché la direzione del Sole dipende dall'ora del giorno e della stagione. Naturalmente, questo sistema è tecnicamente possibile, ma è piuttosto complesso, quindi costoso e poco affidabile.

Come sapete, ad angoli di incidenza dei raggi fino a 30 °, il coefficiente di riflessione sulla superficie del vetro è minimo e non cambia, durante tutto l'anno l'angolo di massima elevazione del sole sopra l'orizzonte si discosta di 23 °. Anche quando l'angolo si discosta dalla perpendicolare di 23 °, l'area effettiva del pannello rimane piuttosto voluminosa, non inferiore al 92% della sua area reale. Pertanto, dovresti concentrarti sull'altezza media annua del massimo sorgere del Sole e limitarti alla rotazione su un piano senza perdita di efficienza - attorno all'asse polare della Terra, ad una velocità di 1 giro al giorno. Rispetto all'orizzontale, l'angolo di rotazione del pannello è uguale alla latitudine geografica della posizione dell'oggetto. Ad esempio, Mosca si trova ad una latitudine di 56 °, pertanto l'asse di rotazione del pannello deve essere inclinato a nord di 56 ° rispetto alla superficie. Organizzare una tale rotazione in pratica è abbastanza semplice, ma per una rotazione senza ostacoli è necessario molto spazio. È inoltre necessario organizzare una connessione scorrevole, che consentirà di deviare tutta l'energia ricevuta dal pannello rotante o limitarsi a comunicazioni flessibili con una connessione fissa, ma è necessario automatizzare il pannello tornando alla sua posizione originale di notte. Altrimenti, l'energia non funzionerà per evitare torsioni e interruzioni delle comunicazioni in uscita. Tali soluzioni aumentano sufficientemente il livello di complessità e riducono l'affidabilità e l'efficienza del sistema. E con l'aumentare della potenza del pannello, i problemi tecnici diventano esponenzialmente più complicati.

Sulla base di quanto precede, i pannelli delle singole installazioni solari sono montati principalmente in uno stato stazionario, questo fornirà all'acquirente un prezzo abbastanza basso e un alto livello di affidabilità di tale installazione. Ma qui è necessario scegliere l'angolazione giusta e la posizione del pannello. Di seguito è riportato un grafico della percezione dell'energia solare sull'esempio di Mosca.

La percezione dell'energia solare con pannelli di vari orientamenti a Mosca

Linea arancione   mostra i risultati del tracciamento della rotazione del Sole attorno all'asse polare.
Linea blu   - pannello orizzontale immobile.
Linea verde   - pannello verticale fisso rivolto a sud.
Linea rossa   - un pannello fisso rivolto a sud con un angolo di 40 ° rispetto all'orizzonte.

Analizziamo i diagrammi di insolazione per i diversi angoli di installazione del pannello. Non è un segreto che il pannello che ruota dopo il Sole sia il più efficace (linea arancione). Ma anche nelle lunghe giornate estive, l'efficacia di un tale pannello ad un angolo ottimale (linea rossa) è solo del 30%. Ma in questi giorni c'è molto calore e luce. E nel periodo da ottobre a febbraio, il vantaggio di un pannello rotante su un pannello fisso è minimo e impercettibile. In tale momento, un pannello verticale, anziché orizzontale (linea verde), funge da aggiunta al pannello inclinato. Pertanto, i raggi bassi del sole in inverno scivolano lungo il pannello orizzontale e sono perfettamente percepiti come verticali rispetto a loro. Ne consegue che l'efficienza del pannello perpendicolare nei mesi di novembre, dicembre e febbraio supera la produzione di un pannello inclinato e praticamente non differisce dall'efficienza di un pannello che ruota. E a marzo e ottobre, il giorno è più lungo che in inverno, quindi il pannello rotante è superiore a tutti i pannelli fissi, ma la loro efficienza è quasi la stessa. E solo nel periodo da aprile ad agosto, quando i giorni sono i più lunghi, il pannello orizzontale è considerato il più efficace di quello verticale. A giugno, il pannello orizzontale è superiore alla verticale. Questo fatto è ovvio, poiché una giornata estiva a Mosca dura più di 17 ore e il sole non può essere più di 12 ore nell'emisfero del pannello verticale e il sole è dietro di esso per le restanti 5 ore. Se si tiene conto dell'angolo di incidenza non superiore a 60 °, la frazione di luce riflessa dalla superficie del pannello cresce rapidamente e l'efficienza dell'area diminuisce di oltre 2 volte. Quindi il tempo per un'efficace percezione della radiazione solare da parte del pannello non è più di 8 ore, ad es. 50% della durata totale della giornata. Ciò può spiegare il fatto di stabilizzare le prestazioni dei pannelli verticali durante l'intero periodo di lunghe giornate, che iniziano a marzo e terminano a settembre. Considera gennaio, quando le prestazioni dei pannelli sono quasi le stesse. Gennaio a Mosca è sempre nuvoloso, oltre il 90% dell'energia solare viene dispersa. Per tale radiazione, l'orientamento del pannello non ha alcuna importanza. Ma anche alcuni giorni di sole a gennaio possono ridurre del 20% le prestazioni di un pannello orizzontale.

Quale angolo scegliere?

L'angolo di inclinazione dipende da quando è necessaria l'energia solare. Se si prevede di utilizzarlo nella stagione calda, è preferibile scegliere l'angolo di inclinazione ottimale - perpendicolare alla posizione media del sole durante l'equinozio di autunno e primavera. Questo angolo è di 10-15 ° in meno rispetto alla latitudine geografica di Mosca ed è di 40-45 °. Se hai bisogno di tale energia per tutto l'anno, devi usare tutto il massimo nei mesi invernali. Ciò significa che è necessario concentrarsi sulla posizione media del sole tra gli equinozi di autunno e di primavera e posizionare i pannelli più vicini alla verticale, ad es. 5-15 ° in più rispetto alla latitudine geografica.

Se, secondo le considerazioni architettoniche, è impossibile esporre il pannello con un tale angolo, significa che è necessario scegliere tra un angolo di inclinazione non superiore a 40 ° o installare il pannello in verticale. In tale situazione, è preferibile l'installazione verticale del pannello. Con una tale installazione, la carenza di energia nelle lunghe giornate di sole non è terribile, poiché c'è molto sole durante questo periodo e la necessità di produttività energetica non è di solito molto grande, come nella stagione fredda. Naturalmente, l'angolo di inclinazione del pannello deve essere orientato verso sud, ma anche una leggera deviazione di 10-15 ° est o ovest non cambierà molto, quindi è consentita una leggera deviazione.

Il posizionamento orizzontale dei pannelli solari non si è giustificato e non è efficace. Oltre a una forte riduzione della produzione di energia nel periodo autunno-inverno, polvere, neve e acqua si accumulano costantemente su pannelli orizzontali. E secondo le istruzioni per la cura dei pannelli, tutto ciò deve essere rimosso solo a mano. Se il pannello è impostato su un angolo superiore a 60 °, la neve praticamente non indugia su di esso e il pannello si pulisce da solo e la polvere risciacqua perfettamente la pioggia.

E un altro fatto interessante: se il vetro della superficie è goffrato e non liscio, sarà in grado di catturare in modo più efficace la luce laterale, oltre a trasmetterla agli elementi di lavoro del pannello solare. Il più efficace è il rilievo ondulato, con sporgenze e depressioni da nord a sud, e per pannelli verticali - dall'alto verso il basso. Il vetro ondulato aumenta la produzione di un pannello fisso del 5-10%.

Data di inserimento: 02.02.2015

Batteria solareUn modulo fotovoltaico è una fonte rinnovabile di elettricità che converte l'energia luminosa del sole in elettricità.

I moduli fotovoltaici sono ampiamente utilizzati come fonti di energia efficienti e rispettose dell'ambiente per vari usi. Questo è, innanzitutto, sistemi di rete per la vendita di energia alla rete comune della regione attraverso un inverter di rete. I moduli fotovoltaici sono utilizzati anche come fonti di energia rinnovabile nei sistemi di alimentazione autonoma e di backup.

Angoli di orientamento e installazione dei pannelli solari.

L'installazione di moduli fotovoltaici avviene su progetti speciali che assicurano il loro orientamento ottimale al sole e un montaggio affidabile su vari tipi di superfici nel sito di installazione: fondamenta del terreno, tetti inclinati, tetti piani e superfici verticali.

Per la massima prestazione energetica, i moduli fotovoltaici devono essere montati in modo che i raggi del sole cadano sulla superficie di lavoro del modulo con un angolo di 90 °. Questo requisito può essere raggiunto per le installazioni solari solo usando speciali strutture rotanti con un sistema di localizzazione biassiale per i sistemi di localizzazione solare (vedi sotto). Tali impianti solari, oltre agli ovvi vantaggi nel massimizzare l'uso dell'energia solare, sono dispositivi piuttosto costosi, consumano, sebbene non in modo significativo, ma costantemente energia, richiedono un'ampia area per l'installazione rispetto alle strutture fisse. Pertanto, di solito compromettono le prestazioni del sistema e i costi di progettazione e utilizzano principalmente strutture fisse nei sistemi fotovoltaici.

Tali strutture sono orientate a sud, con lievi deviazioni in azimut (vedi diagramma) e anche impostate con un angolo di inclinazione fisso o variabile.

Le prestazioni energetiche del sistema fotovoltaico, a seconda della progettazione dell'installazione.

Angolo ottimale pannelli solari  dipende dalla latitudine del terreno e può anche essere modificato, a seconda del tipo di ottimizzazione nella produzione di energia necessaria per raggiungere. Pertanto, può essere ridotto dal valore ottimale se il sistema fotovoltaico funziona nel periodo estivo (ottimale estivo), aumentato se il sistema fotovoltaico viene utilizzato principalmente nel periodo autunno-inverno o assunto come valore medio se il sistema fotovoltaico è progettato per l'uso tutto l'anno.

Una formula semplificata per il calcolo dell'angolo di inclinazione ottimale dei fotomoduli:

• Se la latitudine è fino a 25 °, moltiplicare il valore numerico della latitudine per 0,87.
• Se la latitudine è compresa tra 25 ° e 50 °, moltiplicare il valore numerico della latitudine per 0,76, più 3,1 gradi.

Il grafico seguente mostra l'effetto delle regolazioni dell'inclinazione sulle prestazioni. La linea turchese mostra la quantità di energia che può essere ricevuta ogni giorno, se installazione di pannelli solari  prodotto con un angolo di inclinazione ottimale fisso. La linea rossa mostra la quantità di energia solare che può essere ottenuta regolando l'angolo di inclinazione quattro volte l'anno. La linea viola mostra la quantità di energia solare al giorno se pannelli solari  montato su un angolo invernale .. Per fare un confronto, la linea verde mostra l'energia che otterresti da un sistema di localizzazione tracker a due assi, che dirige sempre i pannelli direttamente verso il sole. Le cifre sono per 40 ° di latitudine.

Se il design consente di modificare l'angolo di inclinazione dei pannelli solari, quando si cambia l'angolo due volte l'anno a una latitudine tra 25 ° e 50 °, è possibile prendere i seguenti numeri: l'angolo di inclinazione migliore per l'estate è il valore numerico della latitudine volte 0,93 meno 21 gradi. L'angolo di inclinazione migliore per l'inverno è il valore numerico della latitudine per 0,875, più 19,2 gradi. Il momento ottimale per cambiare l'angolo di inclinazione per l'estate è il 30 marzo, per l'inverno è il 12 settembre.

Quando si regola l'angolo di inclinazione dei pannelli solari quattro volte l'anno a latitudini tra 25 ° e 50 °, gli angoli di inclinazione migliori sono:

• per l'estate, il valore numerico della latitudine viene moltiplicato per 0,92 e sottrae 24,3 gradi.
• per la primavera e l'autunno, il valore numerico della latitudine viene moltiplicato per 0,98 e sottrae 2,3 gradi.
• per l'inverno, moltiplicare il valore numerico della latitudine per 0,89 e aggiungere 24 gradi.

Il momento ottimale per modificare l'angolo di inclinazione per il periodo estivo è il 18 aprile, per il periodo autunnale - 24 agosto, per il periodo invernale - 7 ottobre, per il periodo primaverile - 5 marzo.

In inverno, i pannelli solari, con un angolo di inclinazione invernale, saranno orientati in modo abbastanza efficiente, catturando dall'81 all'88% di energia rispetto al sistema di localizzazione. Questo angolo di inclinazione è una buona soluzione in luoghi dove in inverno il carico è maggiore che in estate. In primavera, estate e autunno, l'efficienza sarà inferiore (74-75% in primavera / autunno e 68-74% in estate), perché in queste stagioni il sole attraversa una vasta area del cielo e il pannello fisso non può catturarlo in modo che sia diretto verso gli angoli, si avvicina a 90 °, una parte significativa della giornata. Questo è solo il periodo dell'anno in cui i sistemi di localizzazione del tracker danno il massimo effetto.

Si noti che in inverno l'angolo è di circa 5 ° più ripido di quanto si consiglia di solito. La ragione è che in inverno la maggior parte dell'energia solare è a mezzogiorno, quindi i moduli fotovoltaici dovrebbero essere orientati quasi direttamente verso il sole a mezzogiorno. L'angolo viene modificato per ottenere l'energia più completa durante il giorno.

Se la progettazione di sistemi fotovoltaici consente di regolare l'angolo di inclinazione ogni mese, tali valori vengono presi per calcolare il suo valore alla latitudine L.

Dall'equinozio di primavera all'equinozio di autunno –

• l'angolo è (L-5 °) il 3 aprile e il 9 settembre (comprese le successive 2 settimane di differenza)
• l'angolo è (L-10 °) il 17 aprile e il 26 agosto (comprese le successive 2 settimane di differenza)
• l'angolo è (L-15 °) il 1 ° maggio e il 12 agosto (comprese le successive 2 settimane di differenza)
• l'angolo è (L-20 °) il 22 maggio e fino al 22 luglio (comprese le successive 2 settimane di differenza)
• l'angolo è (L-23,5 °) il 22 giugno (solstizio d'estate)

Dall'equinozio d'autunno all'equinozio di primavera–

• l'angolo è uguale alla latitudine L del 22 marzo e del 22 settembre (equinozio)
• l'angolo è (L + 5 °), il 6 ottobre e il 7 marzo (comprese le successive 2 settimane di differenza)
• l'angolo è (L +10 °) il 19 ottobre e fino al 22 febbraio (comprese le successive 2 settimane di differenza)
• l'angolo è (L + 15 °), il 3 novembre e l'8 febbraio (comprese le successive 2 settimane di differenza)
• l'angolo è (L +20 °) il 23 novembre e il 23 gennaio (comprese le successive 2 settimane di differenza)
• l'angolo è (L +23,5 °) il 22 dicembre (solstizio d'inverno)

Gli angoli di inclinazione per alcune latitudini, a seconda del periodo dell'anno, sono presentati nel grafico

Quando si organizzano le strutture del pannello solare in più file, oltre all'orientamento e all'angolazione corretti, è molto importante scegliere la giusta distanza tra le file in modo che non vi siano ombre reciproche sulla superficie dei moduli. Per la fascia centrale, con un angolo di inclinazione fisso ottimale, viene spesso utilizzata la formula semplice d \u003d 3w, dove d è la distanza tra le file e w è l'altezza del pannello con l'angolo di inclinazione ottimale.

Con angoli di inclinazione vicini a 30 °, il tasso di utilizzo del sito sotto il sistema fotovoltaico è del 33%. I dati presentati sono una panoramica, raccolti da diverse fonti e differiscono leggermente in valore, poiché sono stati calcolati utilizzando metodi diversi. In generale, il loro compito è quello di dare un'idea di come il sistema fotovoltaico può funzionare in modo ottimale, a seconda dell'orientamento e dell'angolazione dei pannelli solari.

Tipi di strutture per il montaggio di pannelli solari.

Disegni per il montaggio superficiale di pannelli solari .

Per il montaggio superficiale di pannelli solari, le strutture sono realizzate in ferro zincato o profilo in alluminio assemblato in un'unica struttura per il montaggio di uno o un gruppo di più moduli su un piano verticale o orizzontale. Tali strutture sono spesso installate su una base di cemento.

Oltre alle strutture fisse per l'installazione di moduli fotovoltaici sul terreno, esistono anche strutture rotanti su uno o due piani per i sistemi di localizzazione dei sistemi di orientamento del localizzatore solare. L'uso dei tracker consente di orientare in modo più efficace la superficie attiva dei pannelli terminali e aumentare significativamente la produttività energetica rispetto al posizionamento fisso su strutture metalliche fisse - fino al 30 - 40%.

I tracker sono realizzati in acciaio inossidabile e profili in alluminio.

Il rapporto tra costo ed efficacia dei tracker determina la potenza ottimale dei fotomoduli posizionati su di essi, che può variare da unità a decine di kilowatt.

Disegni per il montaggio di pannelli solari sui tetti.

Per l'installazione di moduli fotovoltaici su tetti piani, vengono utilizzate costruzioni di profili in alluminio con elementi di supporto in acciaio inossidabile. Su tali strutture, i pannelli sono montati su uno o più livelli, orientandosi su un piano orizzontale o verticale.

Su tetti inclinati orientati a sud in azimut e con un angolo di inclinazione vicino all'ottimale, l'installazione di pannelli solari avviene su profili di alluminio montati su elementi di supporto all'interno / sul tetto.

Disegni solari mobili

I progetti di moduli fotovoltaici per applicazioni mobili dovrebbero essere in grado di distribuire e orientare rapidamente i moduli alla fine, oltre ad essere sufficientemente compatti per il trasporto. Sono realizzati in profilo di alluminio, con elementi di fissaggio in acciaio inossidabile, utilizzando nodi rotanti, che consentono di modificare la geometria della struttura e l'orientamento dell'intero sistema o dei singoli elementi.

Tali costruzioni sono soggette a determinate restrizioni associate alle caratteristiche di massa dell'intero sistema, nonché alle condizioni per il suo trasporto e per renderlo operativo.

Quindi, come discusso in precedenza, le prestazioni dei sistemi fotovoltaici dipendono direttamente dalla corretta installazione dei pannelli solari e dalla scelta dei progetti per essi. Il calcolo della scelta e della progettazione di un impianto fotovoltaico è un elemento tanto importante per ottenere la massima produzione di energia da esso quanto gli altri elementi del sistema: moduli fotovoltaici e inverter.

I pannelli solari funzionano in modo più efficace quando sono diretti verso il sole e la loro superficie è perpendicolare ai raggi del sole. come determinare una situazione in cui produrranno la massima quantità di energia al giorno?

Il sole si muove attraverso il cielo da est a ovest. La posizione del Sole nel cielo è determinata da 2 coordinate: declinazione e azimut. La declinazione è l'angolo tra la linea che collega l'osservatore e il Sole e la superficie orizzontale. L'azimut è l'angolo tra la direzione verso il sole e la direzione verso sud (vedere la figura a destra).

In generale, ci sono solo tre opzioni per aumentare l'esposizione della batteria solare alla luce solare diretta:

1. Installazione su una struttura fissa con un'angolazione ottimale
2. Installazione su un inseguitore a due assi (una piattaforma rotante che può ruotare dietro il sole su due piani)
3. Installazione su un tracker a un asse (la piattaforma può cambiare solo un asse, molto spesso quello responsabile dell'inclinazione)

Le opzioni n. 2 e n. 3 hanno i loro vantaggi (un aumento significativo del tempo di funzionamento della batteria solare e un certo aumento della produzione di energia), ma ci sono anche degli svantaggi: un prezzo più elevato, una diminuzione dell'affidabilità del sistema dovuta all'introduzione di elementi mobili, la necessità di ulteriore manutenzione, ecc. ecc). Considereremo la fattibilità dell'uso dei tracker in un articolo separato, per ora parleremo solo dell'opzione n. 1: una struttura fissa o una struttura fissa con un angolo di inclinazione variabile.

I pannelli solari si trovano solitamente su un tetto o una struttura di supporto in una posizione fissa e non possono monitorare la posizione del sole durante il giorno. Pertanto, di solito i pannelli solari non hanno un angolo ottimale (90 gradi rispetto ai raggi del sole) durante il giorno. L'angolo tra il piano orizzontale e il pannello solare è generalmente chiamato angolo di inclinazione.

A causa del movimento della terra intorno al sole, si verificano anche variazioni stagionali. In inverno, il sole non raggiunge la stessa angolazione che in estate. Idealmente, i pannelli solari dovrebbero essere posizionati più orizzontalmente in estate che in inverno. Pertanto, l'angolo di inclinazione per lavorare in estate è scelto meno che per lavorare in inverno. Se non è possibile modificare l'angolazione due volte all'anno, i pannelli devono essere posizionati con l'angolazione ottimale, il cui valore si trova da qualche parte nel mezzo tra gli angoli ottimali per l'estate e l'inverno. Per ogni latitudine esiste un angolo di inclinazione ottimale dei pannelli. Solo per le aree vicine all'equatore, i pannelli solari dovrebbero essere posizionati quasi in orizzontale (ma anche lì sono installati con una leggera inclinazione per consentire alle piogge di lavare via lo sporco dal pannello solare).

In genere, per la primavera e l'autunno, l'angolo di inclinazione ottimale viene preso uguale alla latitudine dell'area. Per l'inverno, 10-15 gradi vengono aggiunti a questo valore e in estate 10-15 gradi vengono presi da questo valore. Pertanto, di solito si consiglia di cambiare l'angolo di inclinazione da "estate" a "inverno" due volte l'anno. Se ciò non è possibile, l'angolo di inclinazione viene scelto approssimativamente uguale alla latitudine del terreno. Inoltre, l'angolo di inclinazione dipende anche dalla latitudine dell'area. Vedi la tabella a destra.

Perdite di produzione dovute alla riflessione (in percentuale rispetto alla direzione perpendicolare al modulo)

Piccole deviazioni fino a 5 gradi da questo ottimale hanno un effetto trascurabile sulle prestazioni dei moduli. La differenza nelle condizioni meteorologiche influisce maggiormente sulla generazione di elettricità. Per i sistemi autonomi, l'angolo di inclinazione ottimale dipende dal programma di carico mensile, ad es. se viene consumata più energia in un determinato mese, l'angolo di inclinazione dovrebbe essere scelto in modo ottimale per questo particolare mese. Inoltre, devi considerare quale ombreggiatura c'è durante il giorno. Ad esempio, se hai un albero sul lato est e tutto è pulito sul lato ovest, molto probabilmente ha senso spostare l'orientamento dall'esatto sud a sud-ovest.

Esempio 1

Ad esempio, in estate, l'angolo di inclinazione ottimale è di 30-40 gradi e in inverno - più di 70, a seconda della latitudine del terreno. In primavera e in autunno, l'angolo di inclinazione ha un valore medio tra il valore dell'angolo per l'estate e l'inverno. Per i sistemi autonomi, l'angolo di inclinazione ottimale dipende dal programma di carico mensile, ovvero se si consuma più energia in un determinato mese, l'angolo di inclinazione deve essere scelto in modo ottimale per questo mese.

L'angolo di inclinazione ottimale per la latitudine 52 gradi (latitudine nord) per i sistemi collegati alla rete è di 36 gradi. Tuttavia, per un sistema autonomo con fabbisogno energetico approssimativamente uguale durante l'anno, l'angolo di inclinazione ottimale sarà di circa 65-70 gradi.

Esempio 2

La quota di produzione di energia da parte del sistema fotovoltaico con una pendenza di 45 gradi, per una latitudine di 52 gradi di latitudine nord.

L'output è massimo (100%) quando i pannelli si trovano ad un angolo di 36 gradi e sono orientati a sud. Come si può vedere dalla tabella, la differenza tra le direzioni verso sud, sud-est e sud-ovest è trascurabile.

La dipendenza della produzione di celle solari dalla direzione verso il sole

Il calcolo della quantità di energia solare ricevuta dai pannelli solari quando l'incidenza della luce solare ad un angolo diverso da 90 °, consideriamo il seguente esempio:
Un esempio:  i pannelli solari sono orientati a sud, senza inclinazione longitudinale. Il sole splende da sud-est. La linea tracciata perpendicolare tra i pannelli solari e la direzione verso il Sole, ha un angolo pari a 360/8 \u003d 45 gradi. La larghezza di un raggio di radiazione solare incidente sarà uguale a tan (| 90-45 |) / sin (| 90-45 |) \u003d 1.41 e la quantità di energia solare ricevuta dai pannelli solari sarà 1 / 1.41 \u003d 71% della potenza che era sarebbe ottenuto se il Sole splendesse esattamente da sud.

Un buon articolo che descrive i test sperimentali per la produzione di pannelli solari installati da diverse angolazioni - viene anche considerato l'effetto della pulizia dei pannelli solari installati da diverse angolazioni rispetto alla neve.

Come sempre, se si incontrano difficoltà nella scelta dei pannelli solari, degli inverter di rete per la propria centrale solare o se si necessita di assistenza per l'installazione, si prega di contattarci, i nostri ingegneri saranno in grado di offrire la migliore opzione. Lavoriamo nel mercato solare da oltre 15 anni, durante questo periodo abbiamo accumulato una buona esperienza e saremo felici di aiutarvi.