Zaradi naraščajočega svetovnega povpraševanja po obnovljivih virih energije se fotovoltaična (sončna) tehnologija pogosto uporablja kot pomemben sestavni del čiste energije. Pomembno vprašanje za raziskovalce in inženirje je postalo, kako optimizirati delovanje fotovoltaičnih sistemov za izboljšanje energetske učinkovitosti med njihovo namestitvijo. Nedavne študije so predlagale optimalne kote nagiba in višine za strešne fotovoltaične sisteme, kar ponuja nove ideje za izboljšanje učinkovitosti proizvodnje energije s fotovoltaiko.
Dejavniki, ki vplivajo na delovanje fotonapetostnih sistemov
Na delovanje strešnega fotonapetostnega sistema vpliva več dejavnikov, med katerimi so najpomembnejši kot sončnega sevanja, temperatura okolice, kot montaže in nadmorska višina. Svetlobni pogoji v različnih regijah, podnebne spremembe in strešna konstrukcija vplivajo na učinek proizvodnje energije fotonapetostnih panelov. Med temi dejavniki sta kot nagiba in višina nad fotonapetostnimi paneli dve pomembni spremenljivki, ki neposredno vplivata na njihov sprejem svetlobe in učinkovitost odvajanja toplote.
Optimalni kot nagiba
Študije so pokazale, da optimalni kot nagiba fotonapetostnega sistema ni odvisen le od geografske lokacije in sezonskih nihanj, temveč je tesno povezan tudi z lokalnimi vremenskimi razmerami. Na splošno mora biti kot nagiba fotonapetostnih panelov blizu lokalne zemljepisne širine, da se zagotovi maksimalen sprejem sevalne energije sonca. Optimalni kot nagiba je običajno mogoče ustrezno prilagoditi glede na letni čas, da se prilagodi različnim sezonskim kotom svetlobe.
Optimizacija poleti in pozimi:
1. Poleti, ko je sonce blizu zenita, je mogoče kot nagiba PV panelov ustrezno znižati, da bolje zajamejo intenzivno neposredno sončno svetlobo.
2. Pozimi je kot sonca manjši, ustrezno povečanje kota nagiba pa zagotavlja, da PV paneli prejmejo več sončne svetlobe.
Poleg tega je bilo ugotovljeno, da je zasnova s fiksnim kotom (običajno fiksna blizu kota zemljepisne širine) v nekaterih primerih tudi zelo učinkovita možnost za praktično uporabo, saj poenostavi postopek namestitve in še vedno zagotavlja relativno stabilno proizvodnjo energije v večini podnebnih razmer.
Optimalna višina nad glavo
Pri načrtovanju strešnega fotonapetostnega sistema je pomemben dejavnik, ki vpliva na učinkovitost proizvodnje energije, tudi višina PV panelov (tj. razdalja med PV paneli in streho). Pravilna višina izboljša prezračevanje PV panelov in zmanjša kopičenje toplote, s čimer se izboljša toplotna učinkovitost sistema. Študije so pokazale, da lahko sistem, ko se poveča razdalja med PV paneli in streho, učinkovito zmanjša dvig temperature in s tem izboljša učinkovitost.
Učinek prezračevanja:
3. Če ni zadostne višine nad glavo, lahko PV paneli zaradi kopičenja toplote zmanjšajo svojo učinkovitost. Previsoke temperature bodo zmanjšale učinkovitost pretvorbe PV panelov in lahko celo skrajšale njihovo življenjsko dobo.
4. Povečanje višine odmika pomaga izboljšati kroženje zraka pod PV paneli, znižati temperaturo sistema in ohraniti optimalne obratovalne pogoje.
Vendar pa povečanje višine nadstreška pomeni tudi višje stroške gradnje in več prostora. Zato je treba izbiro ustrezne višine nadstreška uravnotežiti glede na lokalne podnebne razmere in specifično zasnovo fotonapetostnega sistema.
Poskusi in analiza podatkov
Nedavne študije so z eksperimentiranjem z različnimi kombinacijami kotov streh in višin stropa odkrile nekaj optimiziranih oblikovnih rešitev. Z simulacijo in analizo dejanskih podatkov iz več regij so raziskovalci zaključili:
5. optimalni kot nagiba: na splošno je optimalni kot nagiba za strešni fotonapetostni sistem v območju plus ali minus 15 stopinj lokalne zemljepisne širine. Specifične prilagoditve so optimizirane glede na sezonske spremembe.
6. optimalna višina nad glavo: za večino strešnih fotonapetostnih sistemov je optimalna višina nad glavo med 10 in 20 centimetri. Prenizka višina lahko povzroči kopičenje toplote, previsoka višina pa lahko poveča stroške namestitve in vzdrževanja.
Zaključek
Z nenehnim napredkom sončne tehnologije je postalo pomembno vprašanje, kako povečati učinkovitost proizvodnje energije PV sistemov. Optimalni kot nagiba in višina strešnih PV sistemov, predlagana v novi študiji, zagotavljata teoretične optimizacijske rešitve, ki pomagajo dodatno izboljšati splošno učinkovitost PV sistemov. V prihodnosti se pričakuje, da bomo z razvojem inteligentnega načrtovanja in tehnologije velikih podatkov lahko dosegli učinkovitejšo in ekonomičnejšo izrabo PV energije z natančnejšim in prilagojenim načrtovanjem.
Čas objave: 13. februar 2025