1. Втрати вироблення внаслідок відображення (в% до перпендикулярному напрямку на модуль)
2. приклад
3. Залежність вироблення сонячних батарей від напрямку на Сонце

Сонячні панелі найбільш ефективно працюють, коли вони спрямовані на сонці і їх поверхня перпендикулярна сонячним променям. Як визначити такий стан сонячних батарей , При якому вони будуть виробляти максимальну кількість енергії за день?

Сонце рухається по небу зі сходу на захід. Положення Сонця на небосхилі визначається 2-ма координатами - відміною і азимутом. Схиляння - це кут між лінією, що сполучає спостерігача і Сонце, і горизонтальною поверхнею. Азимут - це кут між напрямком на Сонце і напрямом на південь (див малюнок справа).

Слід також враховувати, що напрямок на магнітний південь (тобто по компасу) не завжди збігається з напрямком на справжній південь. Існують істинний і магнітний полюси, що не збігаються між собою. Відповідно до цього є істинний і магнітний меридіани. І від того і від іншого можна відраховувати напрямок на потрібний предмет. В одному випадку ми будемо мати справу зі справжнім азимутом, в іншому - з магнітним. Істинний азимут - це кут між істинним (географічним) меридіаном і напрямом на даний предмет. Магнітний азимут -кут між магнітним меридіаном і напрямом на даний предмет. Зрозуміло, що істинний і магнітний азимути відрізняються на ту ж саму величину, на яку магнітний меридіан відрізняється від істинного. Ця величина називається магнітним відміною. Якщо стрілка компаса відхиляється від істинного меридіана на схід, магнітне схилення називають східним, якщо стрілка відхиляється на захід, схиляння називають західним. Східне схиляння часто позначають знаком «+» (плюс), західне - знаком «-» (мінус). Величина магнітного відхилення неоднакова в різній місцевості. Так, для Московської області схиляння становить +7, + 8 °, а взагалі на території Росії воно змінюється в більш значних межах. Див. також " як обчислити істинний азимут по відміні і магнітному азимуту «.

Взагалі кажучи, варіантів збільшити експозицію сонячної батареї прямих сонячних променів всього три:

1. установка сонячних батарей на нерухому конструкцію під оптимальним кутом
2. Установка на двовісний трекер (поворотну платформу, яка може обертатися за сонцем в двох площинах)
3. Установка на одноосьовий трекер (платформа може змінювати тільки одну вісь, найчастіше - ту що відповідає за нахил)

У варіантів №2 і №3 є свої переваги (значне збільшення часу роботи сонячної батареї і якесь збільшення вироблення енергії), але є і недоліки: більш висока ціна, зниження надійності системи за рахунок введення рухомих елементів, необхідність додаткового технічного обслуговування і т .п.). Ми розглянемо доцільність застосування трекерів в окремій статті, поки ж будемо говорити тільки про варіант №1 - нерухома конструкція, або нерухома конструкція із змінним кутом нахилу.

Сонячні панелі зазвичай розташовуються на даху або підтримуючої конструкції у фіксованому положенні і не можуть стежити за положенням сонця протягом дня. Тому, зазвичай сонячні панелі не перебувають під оптимальним кутом (90 градусів до сонячних променів) протягом усього дня. Кут між горизонтальною площиною і сонячною панеллю зазвичай називають кутом нахилу.

Внаслідок руху Землі навколо Сонця, мають місце також сезонні варіації. Взимку сонце не досягає того ж кута, як влітку. В ідеалі, сонячні панелі повинні розташовуватися влітку більш горизонтально, ніж взимку. Тому кут нахилу для роботи влітку вибирається менше, ніж для роботи взимку. Якщо немає можливості змінювати кут нахилу двічі на рік, то панелі повинні розташовуватися по оптимальним кутом, значення якого лежить десь посередині між оптимальними кутами для літа та зими. Для кожної широти є свій оптимальний кут нахилу панелей. Тільки для місцевостей біля екватора сонячні панелі повинні розташовуватися майже горизонтально (але навіть і там вони встановлюються під невеликим кутом, щоб дати дощів змивати бруд з сонячної батареї).

Оптимальні кути нахилу сонячних батарей для різних широт

Зазвичай для весни та осені оптимальний кут нахилу приймається рівним значенню широти місцевості. Для зими до цього значення додається 10-15 градусів, а влітку від цього значення віднімається 10-15 градусів. Тому зазвичай рекомендується міняти двічі на рік кут нахилу з «літнього» на «зимовий». Якщо такої можливості немає, то кут нахилу вибирається приблизно рівним широті місцевості. Більш того, кут нахилу також залежить від широти місцевості. Див. Таблицю праворуч.

Втрати вироблення внаслідок відображення (в% до перпендикулярному напрямку на модуль)

9 1.2% 18 4.9% 40 19.0% 45 29.0%

приклад

Частка виробництва енергії фотоелектричної системою при нахилі 45 градусів, для широти місцевості 52 градуса північної широти.

захід південний захід південь південний схід схід 78% 94% 97% 94% 78%

Вироблення максимальна (100%) коли панелі розташовані під кутом 36 градусів і орієнтовані на південь. Як видно з таблиці, різниця між напрямками на південь, південний схід і південний захід незначна.

Наприклад, влітку оптимальний кут нахилу складає 30-40 градусів, а взимку - більше 70, в залежності від широти місцевості. Навесні і восени кут нахилу має усереднене значення між значенням кута для літа та зими.

Для автономних систем оптимальний кут нахилу залежить від місячного графіка навантаження, тобто якщо в цьому місяці споживається більше енергії, то кут нахилу потрібно вибирати оптимальним саме для цього місяця.

Оптимальний кут нахилу для широти 52 градуси (північної широти) для з'єднаних з мережею систем становить 36 градусів.

Невеликі відхилення до 5 градусів від цього оптимуму надають незначний ефект на продуктивність модулів. Різниця в погодних умовах більш впливає на вироблення електрики. Для автономних систем оптимальний кут нахилу залежить від місячного графіка навантаження, тобто якщо в цьому місяці споживається більше енергії, то кут нахилу потрібно вибирати оптимальним саме для цього місяця. Також, потрібно враховувати, яке є затінення протягом дня. Наприклад, якщо зі східного боку у вас дерево, а з західної все чисто, то, швидше за все, має сенс змістити орієнтацію з точного півдня на південний захід.

Залежність вироблення сонячних батарей від напрямку на Сонце

Ширина пучка сонячних променів в залежності від розташування Сонця.

Розрахунок кількості сонячної енергії, що отримується сонячними панелями при падінні сонячних променів під кутом, відмінним від 90 °, розглянемо на наступному прикладі:
Приклад: сонячні панелі орієнтовані на південь, без поздовжнього нахилу. Сонце світить з південного сходу. Лінія, проведена перпендикулярно між сонячними батареями і напрямком на Сонце, має кут, рівний 360/8 = 45 градусів. Ширина одного пучка падаючого сонячного випромінювання буде дорівнює tan (| 90-45 |) / sin (| 90-45 |) = 1.41, і кількість сонячної енергії, що отримується сонячними панелями, дорівнюватиме 1 / 1.41 = 71% від потужності, яка була б отримана, якщо Сонце світило точно з півдня.

Залежність приходу сонячної радіації від кута нахилу і азимута

Хороша стаття, що описує експериментальні випробування вироблення сонячних батарей, встановлених під різним кутом - Натурні випробування оптимального кута установки СБ , Там же розглянуто ефект очищення сонячних батарей, встановлений під різним кутом, від снігу.

Як завжди, якщо Ви зіткнулися зі складнощами, під час вибору сонячних батарей, мережевих інверторів для вашої сонячної електростанції, або Вам потрібна допомога по монтажу - будь ласка звертайтеся в нас , Наші інженери зможуть запропонувати оптимальний варіант. Ми працюємо на ринку сонячних батарей більше 15 років, за цей час ми отримали хороший досвід, і з задоволенням допоможемо Вам.

продовжити читання