Для получения максимального КПД солнечных батарейнеобходимо грамотно подойти к расчету тех параметров, на которые человек может повлиять. Одним из таких является угол наклона солнечных батарей, и наша статья поможет Вам его подобрать так, чтобы сделать выработку Вашей солнечной электростанции максимальной.
Вообще-то на генерацию электроэнергии солнечными фотоэлементами, прежде всего, влияют не зависящие от человека факторы, такие как погодные условия и количество солнечных дней в году. Наилучшие условия для генерации электроэнергии будут при ярком солнце и при ориентации панелей перпендикулярно солнечному свету (хотя, даже при облачной погоде солнечные батареи будут производить электроэнергию).
Поэтому наша задача – определить такое положения солнечных батарей при котором они будут освещаться «прямым» солнцем максимальное время в течении дня.
Вообще говоря, вариантов у нас всего три:
1. Установка солнечных батарей на неподвижную конструкцию
2. Установка на двухосный трекер (поворотную платформу, которая может вращаться за солнцем в двух плоскостях)
3. Установка на одноосный трекер (платформа может изменять только одну ось, чаще всего – ту что отвечает за наклон)
У вариантов №2 и №3 есть свои преимущества (значительное увеличение выработки), но есть и недостатки (более высокая цена, необходимость дополнительной площади и т.п.). Мы рассмотрим целесообразность применения трекеров в отдельной статье, пока же будем говорить только о варианте №1 — неподвижная конструкция, или неподвижная конструкция с изменяемым углом наклона.
Разберемся, почему вообще нужно менять наклон солнечных батарей. Во первых – солнце меняет свое положение в небе в течении суток. Кроме этого – есть еще «во вторых» — солнце меняет свое положение в небе в зависимости от поры года. В каждый сезон положение Солнца разное, поэтому в идеале, для каждого времени года подбирается свой угол наклона. К примеру, летом оптимальный угол наклона составляет 30-40 градусов, а зимой – больше 70, в зависимости от широты местности (рис. 1). Весной и осенью угол наклона имеет усредненное значение между значением угла для лета и зимы. Для автономных систем оптимальный угол наклона зависит от месячного графика нагрузки, то есть если в данном месяце потребляется больше энергии, то угол наклона нужно выбирать оптимальным именно для этого месяца.
Рис. 1. Положение Солнца в разные времена года
Оптимальные углы наклона солнечных батарей для различных широт:
Зависимость выработки электроэнергии панелями солнечных батарей мощностью 1 кВт на широте местности 37.3° от угла наклона и ориентации:
Из таблички видно, что оптимальная выработка в течении года это наклон панели 45° в южном направлении, и при этом Вы можете оценить потери, если собираетесь расположить Вашу солнечную электростанцию с отклонением.
Расчёт количества солнечной энергии, получаемого солнечными панелями при падении солнечных лучей под углом, отличающимся от 90°, рассмотрим на следующем примере:
Пример 1: солнечные панели ориентированы на юг, без продольного наклона. Солнце светит с юго-востока. Линия, проведенная перпендикулярно между солнечными батареями и направлением на Солнце, имеет угол, равный 360/8=45 градусов. Ширина одного пучка падающего солнечного излучения будет равна tan (|90-45|) / sin (|90-45|) = 1.41, и количество солнечной энергии, получаемое солнечными панелями, будет равно 1/1.41=71% от мощности, которая была бы получена, если Солнце светило с юга. (рис. 3)
Рис. 3. Ширина пучка солнечных лучей в зависимости от расположения Солнца.
Если нет возможности регулировки угла наклона, то солнечные батареи должны располагаться под оптимальным углом, значение которого часто принимается равным широте местности. Для каждой широты есть свой угол наклона фотоэлектрических модулей. Небольшие отклонения до 5 градусов от этого оптимума оказывают незначительный эффект на производительность солнечных панелей. Стационарные конструкции ориентируют на юг, с незначительными отклонениями по азимуту (рис. 4).
Рис. 4. Угол наклона солнечных батарей
Как всегда, если Вы столкнулись со сложностями, во время выбора солнечных батарей, сетевых инверторов для Вашей солнечной электростанции, или Вам нужна помощь по проектированию, монтажу, наладке и ремонту солнечных электростанций — пожалуйста обращайтесь к нам. Наши инженеры смогут предложить оптимальный вариант. Мы работаем на рынке альтернативной энергетики с 2015г. и за это время накопили хороший опыт, и с удовольствием поможем Вам.
