С нарастващото глобално търсене на възобновяема енергия, фотоволтаичната (слънчева) технология се използва широко като важен компонент на чистата енергия. А как да се оптимизира производителността на фотоволтаичните системи, за да се подобри енергийната ефективност по време на монтажа им, се превърна във важен въпрос за изследователите и инженерите. Последните проучвания предложиха оптимални ъгли на наклон и височини на кота за покривни фотоволтаични системи, предоставяйки нови идеи за подобряване на ефективността на производството на фотоволтаична енергия.
Фактори, влияещи върху производителността на фотоволтаичните системи
Производителността на покривна фотоволтаична система се влияе от редица фактори, най-важните от които включват ъгъла на слънчевата радиация, околната температура, ъгъла на монтаж и надморската височина. Светлинните условия в различните региони, изменението на климата и конструкцията на покрива влияят върху ефекта на генериране на енергия от фотоволтаичните панели. Сред тези фактори ъгълът на наклон и височината на фотоволтаичните панели са две важни променливи, които пряко влияят върху тяхното приемане на светлина и ефективността на разсейване на топлината.
Оптимален ъгъл на наклон
Проучванията показват, че оптималният ъгъл на наклон на фотоволтаичната система зависи не само от географското местоположение и сезонните колебания, но е тясно свързан и с местните метеорологични условия. Като цяло ъгълът на наклон на фотоволтаичните панели трябва да е близък до местната географска ширина, за да се осигури максимално приемане на лъчиста енергия от слънцето. Оптималният ъгъл на наклон обикновено може да се регулира подходящо според сезона, за да се адаптира към различните сезонни ъгли на светлината.
Оптимизация през лятото и зимата:
1. През лятото, когато слънцето е близо до зенита, ъгълът на наклон на фотоволтаичните панели може да бъде подходящо намален, за да се улавя по-добре интензивната пряка слънчева светлина.
2. През зимата ъгълът на слънцето е по-нисък и подходящото увеличаване на ъгъла на наклон гарантира, че фотоволтаичните панели получават повече слънчева светлина.
Освен това е установено, че конструкцията с фиксиран ъгъл (обикновено фиксирана близо до ъгъла на географската ширина) също е високоефективен вариант в някои случаи за практически приложения, тъй като опростява процеса на инсталиране и все пак осигурява относително стабилно производство на енергия при повечето климатични условия.
Оптимална височина над главата
При проектирането на покривна фотоволтаична система, височината на фотоволтаичните панели (т.е. разстоянието между фотоволтаичните панели и покрива) също е важен фактор, който влияе върху ефективността на генериране на енергия. Правилното разположение на височината подобрява вентилацията на фотоволтаичните панели и намалява натрупването на топлина, като по този начин подобрява топлинните характеристики на системата. Проучванията показват, че когато разстоянието между фотоволтаичните панели и покрива се увеличи, системата е в състояние ефективно да намали повишаването на температурата и по този начин да подобри ефективността.
Вентилационен ефект:
3. При липса на достатъчна височина над главата, фотоволтаичните панели могат да страдат от намалена производителност поради натрупване на топлина. Прекомерните температури ще намалят ефективността на преобразуване на фотоволтаичните панели и дори могат да съкратят експлоатационния им живот.
4. Увеличаването на височината на отстояние спомага за подобряване на циркулацията на въздуха под фотоволтаичните панели, понижавайки температурата на системата и поддържайки оптимални работни условия.
Увеличаването на височината на надземните панели обаче означава и по-високи строителни разходи и повече изисквания за пространство. Следователно, изборът на подходяща височина на надземните панели трябва да бъде балансиран според местните климатични условия и специфичния дизайн на фотоволтаичната система.
Експерименти и анализ на данни
Последните проучвания са идентифицирали някои оптимизирани дизайнерски решения чрез експериментиране с различни комбинации от ъгли на покрива и височини на надземните части. Чрез симулиране и анализ на реални данни от няколко региона, изследователите са стигнали до заключението:
5. оптимален ъгъл на наклон: като цяло, оптималният ъгъл на наклон за покривна фотоволтаична система е в диапазона от плюс или минус 15 градуса от местната географска ширина. Специфичните корекции се оптимизират според сезонните промени.
6. оптимална височина на надземната инсталация: за повечето покривни фотоволтаични системи оптималната височина на надземната инсталация е между 10 и 20 сантиметра. Твърде ниската височина може да доведе до натрупване на топлина, докато твърде високата височина може да увеличи разходите за монтаж и поддръжка.
Заключение
С непрекъснатото развитие на слънчевата технология, как да се увеличи максимално ефективността на производството на енергия от фотоволтаичните системи се превърна във важен въпрос. Оптималният ъгъл на наклон и височината на покривните фотоволтаични системи, предложени в новото проучване, предоставят теоретични оптимизационни решения, които спомагат за по-нататъшно подобряване на общата ефективност на фотоволтаичните системи. В бъдеще, с развитието на интелигентния дизайн и технологиите за големи данни, се очаква да можем да постигнем по-ефективно и икономично използване на фотоволтаичната енергия чрез по-точен и персонализиран дизайн.
Време на публикуване: 13 февруари 2025 г.