Зі зростанням світового попиту на відновлювану енергію, фотоелектричні (сонячні) технології широко використовуються як важливий компонент чистої енергетики. А оптимізація продуктивності фотоелектричних систем для підвищення енергоефективності під час їх встановлення стала важливим питанням для дослідників та інженерів. Нещодавні дослідження запропонували оптимальні кути нахилу та висоту підйому для дахових фотоелектричних систем, що дає нові ідеї для підвищення ефективності виробництва фотоелектричної енергії.
Фактори, що впливають на продуктивність фотоелектричних систем
На продуктивність дахової фотоелектричної системи впливає низка факторів, найважливішими з яких є кут сонячного випромінювання, температура навколишнього середовища, кут монтажу та висота. Умови освітлення в різних регіонах, зміна клімату та конструкція даху впливають на ефективність вироблення енергії фотоелектричними панелями. Серед цих факторів кут нахилу та висота фотоелектричних панелей над головою є двома важливими змінними, які безпосередньо впливають на ефективність приймання світла та розсіювання тепла.
Оптимальний кут нахилу
Дослідження показали, що оптимальний кут нахилу фотоелектричної системи залежить не лише від географічного розташування та сезонних коливань, але й тісно пов'язаний з місцевими погодними умовами. Загалом, кут нахилу фотоелектричних панелей повинен бути близьким до місцевої широти, щоб забезпечити максимальне отримання променистої енергії від сонця. Оптимальний кут нахилу зазвичай можна регулювати відповідно до пори року, щоб адаптуватися до різних сезонних кутів освітлення.
Оптимізація влітку та взимку:
1. Влітку, коли сонце знаходиться поблизу зеніту, кут нахилу фотоелектричних панелей можна відповідно зменшити, щоб краще захоплювати інтенсивні прямі сонячні промені.
2. Взимку кут падіння сонця нижчий, і відповідне збільшення кута нахилу забезпечує отримання фотоелектричних панелей більшого сонячного світла.
Крім того, було виявлено, що конструкція з фіксованим кутом (зазвичай фіксована поблизу кута широти) також є високоефективним варіантом у деяких випадках для практичного застосування, оскільки вона спрощує процес встановлення та все ще забезпечує відносно стабільне виробництво електроенергії за більшості кліматичних умов.
Оптимальна висота над головою
При проектуванні дахової фотоелектричної системи висота розташування фотоелектричних панелей (тобто відстань між фотоелектричними панелями та дахом) також є важливим фактором, що впливає на ефективність вироблення енергії. Правильне розташування панелей покращує вентиляцію фотоелектричних панелей та зменшує накопичення тепла, тим самим покращуючи теплові характеристики системи. Дослідження показали, що зі збільшенням відстані між фотоелектричними панелями та дахом система здатна ефективно зменшити підвищення температури та таким чином підвищити ефективність.
Ефект вентиляції:
3. За відсутності достатньої висоти над головою, фотоелектричні панелі можуть мати знижену продуктивність через накопичення тепла. Надмірні температури знизять ефективність перетворення фотоелектричних панелей і можуть навіть скоротити термін їхньої служби.
4. Збільшення висоти відступу допомагає покращити циркуляцію повітря під фотоелектричними панелями, знижуючи температуру системи та підтримуючи оптимальні умови роботи.
Однак збільшення висоти надбудови також означає вищі витрати на будівництво та більше потреб у просторі. Тому вибір відповідної висоти надбудови має бути збалансованим відповідно до місцевих кліматичних умов та конкретної конструкції фотоелектричної системи.
Експерименти та аналіз даних
Нещодавні дослідження виявили деякі оптимізовані конструктивні рішення шляхом експериментів з різними комбінаціями кутів нахилу даху та висоти верхньої стіни. Моделюючи та аналізуючи фактичні дані з кількох регіонів, дослідники дійшли висновку:
5. оптимальний кут нахилу: загалом, оптимальний кут нахилу для дахової фотоелектричної системи знаходиться в межах плюс-мінус 15 градусів місцевої широти. Конкретні налаштування оптимізуються відповідно до сезонних змін.
6. оптимальна висота над головою: для більшості дахових фотоелектричних систем оптимальна висота над головою становить від 10 до 20 сантиметрів. Занадто низька висота може призвести до перегріву, тоді як занадто висока висота може збільшити витрати на встановлення та обслуговування.
Висновок
З постійним розвитком сонячних технологій, питання максимізації ефективності виробництва енергії фотоелектричними системами стало важливим. Оптимальний кут нахилу та висота над головою дахових фотоелектричних систем, запропоновані в новому дослідженні, забезпечують теоретичні оптимізаційні рішення, які допомагають ще більше підвищити загальну ефективність фотоелектричних систем. У майбутньому, з розвитком інтелектуального дизайну та технологій великих даних, очікується, що ми зможемо досягти більш ефективного та економічного використання фотоелектричної енергії завдяки більш точному та персоналізованому дизайну.
Час публікації: 13 лютого 2025 р.