Оптимальный наклон солнечных панелей

1. Фиксированный или регулируемый?
2. Наклон, зафиксированный под зимним углом
3. Смущены углами наклона?
4. Время использования
5. Предположения
6. Почему это работает?
7. Как были рассчитаны эти числа
8. связи

Чтобы получить максимальную отдачу от солнечных батарей, вам нужно направить их в направлении, которое захватывает больше всего солнца. Но есть ряд переменных в определении лучшего направления. Эта страница предназначена для того, чтобы помочь вам найти лучшее место для ваших солнечных батарей в вашей ситуации.

Этот совет относится к любому типу панелей, которые получают энергию от солнца; фотоэлектрическая, солнечная горячая вода и т. д. Мы предполагаем, что панель зафиксирована или имеет наклон, который можно регулировать в зависимости от времени года. (Панели, которые отслеживают движение солнца в течение дня, могут получать на 10% (зимой) до 40% (летом) больше энергии, чем неподвижные панели. На этой странице не рассматриваются панели отслеживания.)

Солнечные панели всегда должны быть направлены на истинный юг, если вы находитесь в северном полушарии, или на истинный север, если вы находитесь в южном полушарии. Истинный север - это не то же самое, что магнитный север. Если вы используете компас для ориентации своих панелей, вам необходимо исправить разницу, которая варьируется от места к месту. Поищите в сети «магнитное склонение», чтобы найти поправку для вашего местоположения.

Следующий вопрос: под каким углом от горизонтали панели должны быть наклонены? Книги и статьи о солнечной энергии часто дают советы, что наклон должен быть равен вашей широте, плюс 15 градусов зимой или минус 15 градусов летом. Получается, что вы можете сделать лучше, чем это - около 4% лучше.

Фиксированный или регулируемый?

Проще всего установить солнечные панели с фиксированным наклоном и просто оставить их там. Но поскольку солнце выше летом и ниже зимой, вы можете собирать больше энергии в течение всего года, регулируя наклон панелей в зависимости от сезона. В следующей таблице показан эффект регулировки угла на примере системы с широтой 40 °. (Сравнение будет немного отличаться для разных широт.) Каждый вариант сравнивается с энергией, получаемой наилучшим из возможных трекеров, который всегда держит панель направленной прямо на солнце.

Исправлено Adj. 2 сезона Адж. 4 сезона 2-осевой трекер% от оптимального 71,1% 75,2% 75,7% 100%

Короче говоря, регулировка наклона два раза в год дает вам значительный прирост энергии. Регулирование четыре раза в год дает лишь немного больше, но может быть важно, если вам нужно оптимизировать производство весной и осенью. Вы можете перейти к разделу о лучших фиксированный наклон угол или перейти к разделам на два сезона или же четыре сезона регулирования.

На графике ниже показан эффект регулировки наклона. Бирюзовая линия показывает количество солнечной энергии, которое вы будете получать каждый день, если панель установлена ​​под углом всего года. Красная линия показывает, сколько вы получите, отрегулировав наклон четыре раза в год, как описано ниже. Для сравнения, зеленая линия показывает энергию, которую вы получили бы от двухосевого отслеживания, которое всегда направляет панель прямо на солнце. (Фиолетовая линия - это солнечная энергия в день, если панель закреплена под зимним углом, обсуждается ниже.) Эти цифры рассчитаны для 40 ° широты.

Если ваши солнечные панели будут иметь фиксированный угол наклона, и вы хотите получать больше энергии в течение всего года, то этот раздел для вас. Фиксированный угол удобен, но обратите внимание, что есть некоторые недостатки. Как упоминалось выше, вы получите меньше энергии, чем если бы вы отрегулировали угол. Кроме того, если вы живете там, где есть снег, настройка панелей на более крутой угол зимой повышает вероятность того, что они будут проливать снег. Панель, покрытая снегом, вырабатывает мало энергии или вообще ее не дает.

Используйте одну из следующих формул, чтобы найти лучший угол от горизонтали, на который должна быть наклонена панель:

• Если ваша широта ниже 25 °, используйте широту 0,87.
• Если ваша широта составляет от 25 ° до 50 °, используйте широту, умноженную на 0,76 плюс 3,1 градуса.
• Если ваша широта выше 50 °, см. Другие ситуации ниже.

Эта таблица дает несколько примеров для разных широт. Он также показывает среднюю инсоляцию на панели за год (в кВтч / м2 в день) и полученную энергию по сравнению с наилучшим из возможных трекеров.

Широта Полный годовой угол Avg. инсоляция на панели% от оптимального 0 ° (Кито) 0,0 6,5 72% 5 ° (Богота) 4,4 6,5 72% 10 ° (Каракас) 8,7 6,5 72% 15 ° (Дакар) 13,1 6,4 72% 20 ° (Мерида) 17,4 6,3 72 % 25 ° (Ки-Уэст, Тайбэй) 22,1 6,2 72% 30 ° (Хьюстон, Каир) 25,9 6,1 71% 35 ° (Альбукерке, Токио) 29,7 6,0 71% 40 ° (Денвер, Мадрид) 33,5 5,7 71% 45 ° (Миннеаполис Милан) 37,3 5,4 71% 50 ° (Виннипег, Прага) 41,1 5,1 70%

Если вы собираетесь регулировать угол наклона солнечных батарей два раза в год и хотите получать больше энергии в течение всего года, то этот раздел для вас.

В следующей таблице приведены наилучшие даты для корректировки:

Северное полушарие Южное полушарие Приспособление к летнему углу 30 марта 29 сентября Приспособление к зимнему углу 10 сентября 12 марта

Если ваша широта составляет от 25 ° до 50 °, то лучшим углом наклона для лета будет широта, умноженная на 0,93, минус 21 градус. Наилучшим углом наклона для зимы является широта, умноженная на 0,875 плюс 19,2 градуса. Если ваша широта находится за пределами этого диапазона, см. Другие ситуации ниже. Эта таблица дает несколько примеров:

Широта Летний угол Зимний угол Ср. инсоляция на панели% от оптимальной 25 ° 2,3 41,1 6,6 76% 30 ° 6,9 45,5 6,4 76 76% 35 ° 11,6 49,8 6,2 76% 40 ° 16,2 54,2 6,0 75% 45 ° 20,9 58,6 5,7 75% 50 ° 25,5 63,0 5,3 74%

Если вы собираетесь регулировать наклон солнечных панелей четыре раза в год и хотите получать больше энергии в течение всего года, то этот раздел для вас. Это будет ваша ситуация, если вы подключены к сети и можете использовать или продавать всю производимую вами энергию.

В следующей таблице приведены наилучшие даты для корректировки:

Северное полушарие Южное полушарие Приспособление к летнему углу 18 апреля 18 октября Приспособление к осеннему углу 22 августа 21 февраля 21 Приспособление к зимнему углу 5 октября 6 апреля Приспособление к весеннему углу 5 марта 4 сентября

Если ваша широта составляет от 25 ° до 50 °, то лучшие углы наклона:

• Для лета возьмите широту, умножьте на 0,92 и вычтите 24,3 градуса.
• Для весны и осени возьмите широту, умножьте на 0,98 и вычтите 2,3 градуса.
• Для зимы возьмите широту, умножьте на 0,89 и прибавьте 24 градуса.

Если ваша широта находится за пределами этого диапазона, см. Другие ситуации ниже.

Если вы хотите отрегулировать угол наклона ваших панелей четыре раза в год, вы можете использовать эти цифры, чтобы снимать наиболее энергично круглый год. Эта таблица дает несколько примеров:

Широта Летний угол Весенний / осенний угол Зимний угол 25 ° -1,3 22,2 46,3 30 ° 3,3 27,1 50,7 35 ° 7,9 32,0 55,2 40 ° 12,5 36,9 59,6 45 ° 17,1 41,8 64,1 50 ° 21,7 46,7 68,5

Зимой панель, закрепленная под зимним углом, будет относительно эффективной, потребляя от 81 до 88 процентов энергии по сравнению с оптимальным отслеживанием. Весной, летом и осенью эффективность ниже (74-75% весной / осенью и 68-74% летом), потому что в эти сезоны солнце перемещается на большую площадь неба, и неподвижная панель не может захватить как можно больше. В эти сезоны системы отслеживания приносят наибольшую пользу.

Обратите внимание, что зимний угол примерно на 5 ° круче, чем обычно рекомендуется. Причина в том, что зимой большая часть солнечной энергии поступает в полдень, поэтому панель должна быть направлена ​​почти прямо на солнце в полдень. Угол настроен так, чтобы собирать наибольшую энергию в течение дня.

Летние углы на 12 градусов ниже, чем обычно рекомендуется. На самом деле летом на широте 25 ° панель должна немного отклоняться от экватора.

Наклон, зафиксированный под зимним углом

Если ваша потребность в энергии наиболее высока зимой или одинакова в течение всего года, вы можете просто оставить наклон зимой. Это может быть в том случае, если, например, вы используете пассивную солнечную энергию для отопления теплицы. Хотя вы можете получать больше энергии в другие сезоны, регулируя наклон, вы получите достаточно энергии без каких-либо настроек. В следующих таблицах предполагается, что наклон установлен на зимний оптимум круглый год. Они показывают количество инсоляции (в кВтч / м2) на панели каждый день, усредненное за сезон.

Широта 30 ° Наклон 50,7 ° Сезон Инсоляция на панели% от зимней инсоляции Зима 5,6 100% Весна, Осень 6,0 107% Лето 5,1 91%
Широта 40 ° Наклон 59,6 ° Сезон Инсоляция на панели% зимней инсоляции Зима 4.7 100% Весна, Осень 5.8 123% Лето 5.1 109%
Широта 50 ° Наклон 68,5 ° Сезон Инсоляция на панели% зимней инсоляции Зима 3.4 100% Весна, Осень 5.4 158% Лето 5.1 150%

Смущены углами наклона?

Нулевой угол наклона означает, что поверхность панели направлена ​​прямо над головой. Положительный угол наклона означает, что панель больше обращена к экватору. В северном полушарии это означало бы наклон к югу. Редко угол наклона может быть отрицательным; это означает, что панель направлена ​​в сторону от экватора.

Время использования

В некоторых системах, связанных с сетью, энергия более ценна в периоды пиковой нагрузки. Чтобы увидеть влияние этого на ориентацию панели, посмотрите на мой страница времени использования ,

Возможно, ваши панели находятся на крыше, которая не ориентирована точно на юг. Или вы находитесь на широте за пределами диапазона, для которого работают эти формулы. Эти ситуации более сложны, чем могут быть обработаны с помощью простой формулы.

Я могу сделать расчеты для вашей пользовательской ситуации за консультацию. Смотрите мои ставки ,

Предположения

Эти расчеты основаны на идеализированной ситуации. Они предполагают, что у вас есть беспрепятственный вид на небо, без деревьев, холмов, облаков, пыли или тумана, когда-либо блокирующего солнце.

Возможно, вам придется внести коррективы в вашей ситуации. Например, если у вас есть деревья на востоке, а не на западе, может быть, лучше направить солнечные батареи немного на запад. Или, если у вас часто бывают облака днем, а не утром, вы можете немного нацелить свои панели на восток.

Расчеты также предполагают, что вы находитесь около уровня моря. На очень большой высоте оптимальный угол может немного отличаться.

Если вы оцениваете выход энергии, помните, что температура влияет на эффективность фотоэлектрических панелей. Они производят меньше энергии при более высоких температурах. Панели различаются, поэтому вам необходимо связаться с производителем панели для их спецификации.

Не зацикливайтесь на точных углах только потому, что я рассчитал их до десятых градуса. Разница в несколько градусов мало что изменит в энергии, которую вы собираете.

Почему это работает?

Рекомендуемые углы могут показаться нелогичными. Например, рассмотрим лето на 40 ° широты. В полдень в день солнцестояния солнце находится под углом 40 ° - 23,5 °, что составляет 16,5 ° от высоты над головой. Чтобы получить наибольшее количество солнечного света в то время, вы должны наклонить панель на 16,5 °, чтобы направить ее прямо на солнце. В другие дни лета он немного ниже в небе, поэтому вы хотели бы наклонить панель немного больше. И все же мы говорим наклонять его только на 12,5 °. Солнце никогда не бывает таким высоким. Как это может быть правильно?

Ответ в том, что мы рассматриваем целый день, а не только полдень. Утром и вечером солнце движется ниже в небе, а также дальше на север (если вы находитесь в северном полушарии). Чтобы собрать этот солнечный свет, необходимо меньше наклоняться на юг (или больше на север).

Как были рассчитаны эти числа

Для каждой конфигурации широты и сезона было рассчитано более 12 000 точек данных для разных времен в течение дня и года. Для каждой точки данных уравнения небесной механики использовались для определения высоты и азимута Солнца. Интенсивность солнца была скорректирована, чтобы учесть увеличенное поглощение атмосферой, когда солнце находится ниже в небе, используя формулу:

интенсивность в кВт / м2 = 1,35 * (1,00 / 1,35) сек (угол солнца от зенита)

Эта формула предполагает, что Земля плоская, поэтому для учета кривизны Земли (и, следовательно, земной атмосферы) был применен коэффициент. Эти факторы, а также угол наклона солнца относительно панели, затем определяют инсоляцию на панели. Затем итерационный метод определил углы, которые дают максимальную общую инсоляцию в течение каждого сезона. Учитывая эти углы, даты начала и окончания сезона затем корректировались до оптимального, затем углы пересчитывались до тех пор, пока процесс не сходился. После расчета оптимальных дат и углов было установлено, что линейная формула близко приближается к оптимальной. Формулы являются точными только в указанном диапазоне.

Другие опубликованные статьи об углах наклона использовали менее точные расчеты. Например, Ричард Перес и Сэм Колман, в «Уголах фотоэлектрических модулей», Home Power № 34, стр. 14-16, 1993, рекомендуют угол, который помещает панель перпендикулярно солнечным лучам в полдень. Это действительно лучший угол в полдень в этот день, но он не учитывает лучший угол для захвата солнечной энергии в другое время дня. Эта статья также предоставляет читателю возможность оценить лучший угол за период до следующей регулировки угла наклона.

Проценты могут быть неточными из-за округления.

связи

Вы можете найти эти ссылки полезными. http://www.expertise.com/green/home-solar-panels-pros-cons-and-hidden-costs Этот сайт имеет хорошую информацию для домовладельца, рассматривающего переход на солнечную энергию. http://www.nrel.gov/rredc/solar_resource.html Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии располагает обильными данными о солнечной энергии, доступными в разных местах в Соединенных Штатах, калькулятором производительности для фотоэлектрических систем и многим другим. http://www.gaisma.com Этот сайт содержит данные о восходе, заходе солнца и солнечной инсоляции по всему миру.

Последнее обновление этой страницы 18 марта 2017 г.

Напишите мне на [email protected]

Похожие

Комментарии