Hướng lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời

Độ nghiêng tối ưu của tấm pin mặt trời hoạt động hiệu quả?

Để tận dụng tối đa các tấm pin mặt trời, bạn cần lắp chúng theo hướng nhận được nhiều mặt trời nhất. Nhưng để có một số cách tìm ra hướng tốt nhất cho các tấm pin mặt trời. Bài viết này sẽ giúp bạn lựa chọn được hướng cũng như lắp đặt góc đặt tấm pin phù hợp nhất.

Những lời khuyên này danh cho những loại tấm pin năng lượng mặt trời; bình nước nóng năng lượng mặt trời… Có một số giả định để bạn có thể tùy chỉnh độ nghiêng có thể được điều chỉnh theo mùa. Các tấm pin có thể nhận được từ 10 đến 40% so với các bảng cố định trong suốt cả ngày hoạt động của sự di chuyển của tấm pin mặt trời.

Các tấm pin mặt trời phải luôn hướng về phía nam thực sự nếu bạn ở bán cầu bắc; hoặc phía bắc thực sự nếu bạn ở bán cầu nam. Nếu bạn đang sử dụng một la bàn để định hướng các bảng của mình; thì bạn cần thay đổi bởi sự khác biệt thay đổi khi đặc thay đổi theo từng nơi bạn sinh sống.

Câu hỏi tiếp theo là, các tấm nghiêng nằm ngang ở góc nào?. Sách và bài viết về năng lượng mặt trời thường đưa ra lời khuyên rằng độ nghiêng phải bằng với vĩ độ của bạn; cộng với 15 độ vào mùa đông, hoặc âm 15 độ vào mùa hè. Hóa ra bạn có thể làm tốt hơn thế này – tốt hơn khoảng 4%.

Hệ thống tâm pin mặt trời cố định hay điều chỉnh?

Đơn giản nhất là gắn các tấm pin mặt trời của bạn ở một độ nghiêng cố định và chỉ để chúng ở đó. Nhưng vì mặt trời có thời gian nắng cao hơn vào mùa hè và thấp hơn vào mùa đông. Bạn có thể thu được nhiều năng lượng hơn trong cả năm bằng cách điều chỉnh độ nghiêng của tấm pin mặt trời theo mùa.

Bảng dưới đây cho thấy hiệu quả của việc điều chỉnh góc, sử dụng một hệ thống ở vĩ độ 40 ° làm.

Ví dụ:

Mỗi ​​tùy chọn được so sánh với năng lượng nhận được bởi trình theo dõi tốt nhất có thể luôn giữ bảng điều khiển hướng thẳng vào mặt trời.

đã sửa Tính từ 2 mùa Tính từ 4 mùa Theo dõi 2 trục
% tối ưu 71,1% 75,2% 75,7% 100%

Nói tóm lại, điều chỉnh độ nghiêng hai lần một năm giúp bạn tăng năng lượng có ý nghĩa. Điều chỉnh bốn lần một năm chỉ tạo ra một chút nữa, nhưng có thể quan trọng nếu bạn cần tối ưu hóa sản xuất vào mùa xuân và mùa thu. Bạn có thể chuyển đến phần trên góc nghiêng cố định tốt nhất hoặc bỏ qua các phần trên điều chỉnh hai mùa hoặc bốn mùa.

Nghiêng cố định tấm năng lượng

Nếu các tấm pin mặt trời của bạn sẽ có một góc nghiêng cố định và bạn muốn có được nhiều năng lượng nhất trong cả năm. Thì phần này là dành cho bạn để biết thêm thông tin. Một góc cố định là có thể nói là thuận tiện, nhưng lưu ý rằng nó cũng có một số nhược điểm. Như đã đề cập ở trên, bạn sẽ nhận được ít năng lượng hơn nếu bạn điều chỉnh góc.

Góc nghiêng lắp đặt tấm pin
Góc nghiêng lắp đặt tấm pin

Ngoài ra, nếu bạn sống ở nơi có tuyết rơi, việc điều chỉnh các tấm gỗ ở góc dốc sẽ tốt khi vào mùa đông. Độ nghiêng giúp tấm pin mặt trời không lưu trữ cá sẽ khiến chúng có khả năng bị tuyết rơi nhiều hơn. Một bảng điều khiển bao phủ trong tuyết tạo ra ít hoặc không có đủ nắng để tạo ra điện mạnh.

Công thức để tìm góc tốt nhất độ nghiêng bảng điều khiển:

– Nếu vĩ độ của bạn dưới 25 °, hãy sử dụng vĩ độ 0,87.

– Nếu vĩ độ của bạn nằm trong khoảng từ 25 ° đến 50 °, hãy sử dụng vĩ độ  lần 0,76, cộng với 3,1 độ.

– Nếu vĩ độ của bạn trên 50 °, hãy xem các ví dụ chúng tôi mô tả bên dưới.

Bảng này đưa ra một số ví dụ cho các vĩ độ khác nhau và. Nó cũng cho thấy mức độ phân tách trung bình trên bảng điều khiển trong năm (tính bằng kwh / m 2 mỗi ngày) và năng lượng nhận được so với thiết bị theo dõi tốt nhất có thể.

Vĩ độ Góc cả năm Phơi nắng trung bình panel % tối ưu
 0 ° (Quito)  0,0 6,5 72%
 5 ° (Bogotá)  4,4 6,5 72%
10 ° (Venezuela)  8,7 6,5 72%
15 ° (Dakar) 13.1 6,4 72%
20 ° (Mérida) 17,4 6,3 72%
25 ° (Key West, Đài Bắc) 22.1 6.2 72%
30 ° (Houston, Cairo) 25,9 6.1 71%
35 ° (Albuquerque, Tokyo) 29,7 6.0 71%
40 ° (Denver, Madrid) 33,5 5,7 71%
45 ° (Minneapolis, Milano) 37.3 5,4 71%
50 ° (Winnipeg, Prague) 41.1 5.1 70%

Chỉnh độ nghiêng của bảng 2 lần một năm

Điều chỉnh độ nghiêng hai lần một năm là điều bạn nên làm đối với các tấm pin. Và có thể đem lại một sự đảm bảo nguồn năng lượng sử dụng. Dưới đây là bảng được tính toán dựa trên việc thay đổi vị trí nhận ánh sáng từ mặt trời được chỉnh độ nghiêng của các tấm pin.

Bắc bán cầu Nam bán cầu
Điều chỉnh góc mùa hè trên 30 tháng 3 29 tháng 9
Điều chỉnh theo góc mùa đông Ngày 10 tháng 9 ngày 12 tháng 3

Nếu vĩ độ của bạn nằm trong khoảng từ 25 ° đến 50 °, thì góc nghiêng tốt nhất cho mùa hè là vĩ độ, lần 0,93, âm 21 độ. Góc nghiêng tốt nhất cho mùa đông là vĩ độ lần 0,875, cộng với 19,2 độ. Nếu vĩ độ của bạn nằm ngoài phạm vi này, hãy xem các bảng bên dưới:

Vĩ độ Góc mùa hè Góc mùa đông Phơi nắng bình quân % tối ưu
25 ° 2.3 41.1 6,6 76%
30 ° 6,9 45,5 6,4 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%

Chỉnh độ nghiêng của bảng bốn lần một năm

Nếu bạn sẽ điều chỉnh độ nghiêng của các tấm pin mặt trời bốn lần một năm; và bạn muốn có được nhiều năng lượng nhất trong cả năm. Đây sẽ là tình huống của bạn nếu bạn được kết nối với lưới điện và có thể sử dụng hoặc bán tất cả năng lượng bạn sản xuất. Bảng sau đây đưa ra ngày tốt nhất để điều chỉnh:

Bắc bán cầu Nam bán cầu
Điều chỉnh góc mùa hè trên Ngày 18 tháng 4 Ngày 18 tháng 10
Điều chỉnh theo góc mùa thu trên Ngày 22 tháng 8 Ngày 21 tháng 2
Điều chỉnh theo góc mùa đông Ngày 5 tháng 10 6 tháng 4
Điều chỉnh góc lò xo trên 05 Tháng 3 Ngày 4 tháng 9

Nếu vĩ độ của bạn nằm trong khoảng từ 25 ° đến 50 °, thì các góc nghiêng tốt nhất là:

– Đối với mùa hè, lấy vĩ độ, nhân 0,92 và trừ 24,3 độ.

– Đối với mùa xuân và mùa thu, lấy vĩ độ, nhân 0,98 và trừ 2,3 độ.

– Đối với mùa đông, lấy vĩ độ, nhân 0,89 và thêm 24 độ.

Nếu vĩ độ của bạn nằm ngoài phạm vi

Nếu bạn muốn điều chỉnh độ nghiêng của bảng bốn lần một năm. Bạn có thể sử dụng những số liệu này để tiếp tục thu được nhiều năng lượng nhất quanh năm. Bảng này đưa ra một số ví dụ:

Vĩ độ Góc mùa hè Góc xuân / thu Góc mùa đông
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

Vào mùa đông, một bảng điều khiển được cố định ở góc mùa đông sẽ tương đối hiệu quả; thu được 81 đến 88 phần trăm năng lượng so với theo dõi tối ưu. Vào mùa xuân, mùa hè và mùa thu, hiệu quả thấp hơn (74-75% vào mùa xuân / mùa thu và 68-74% vào mùa hè).

Bởi vì trong những mùa này, mặt trời di chuyển trên một diện tích lớn hơn của bầu trời. Và một bảng điều khiển cố định không thể nắm bắt được nhiều như vậy. Đây là những mùa mà hệ thống theo dõi mang lại lợi ích cao nhất.

Lưu ý:

Góc mùa đông dốc hơn khoảng 5 ° so với những gì thường được khuyến nghị. Lý do là vào mùa đông, hầu hết năng lượng mặt trời đến vào giữa trưa, vì vậy bảng điều khiển nên được chỉ gần như trực tiếp vào mặt trời vào buổi trưa. Các góc được tinh chỉnh để thu thập tổng năng lượng nhất trong suốt cả ngày.

Các góc mùa hè là khoảng 12 độ phẳng hơn thường được đề nghị. Trong thực tế, ở vĩ độ 25 ° vào mùa hè, bảng điều khiển thực sự nên nghiêng một chút so với đường xích đạo.

Độ nghiêng hợp lý của tấm pin năng lượng mặt trời
Độ nghiêng hợp lý của tấm pin năng lượng mặt trời

Nghiêng cố định ở góc mùa đông

Nếu nhu cầu năng lượng của bạn cao nhất vào mùa đông hoặc tương tự trong suốt cả năm. Bạn có thể muốn rời khỏi độ nghiêng ở cài đặt mùa đông.

Đây có thể là trường hợp nếu, bạn đang sử dụng năng lượng mặt trời thụ động để sưởi ấm nhà kính. Mặc dù bạn có thể nhận được nhiều năng lượng hơn trong các mùa khác bằng cách điều chỉnh độ nghiêng. Bạn sẽ có đủ năng lượng mà không cần thực hiện bất kỳ điều chỉnh nào.

Các bảng sau đây cho rằng độ nghiêng được đặt ở mức tối ưu cả năm. Chúng hiển thị số lượng phơi nắng của tấm pin (tính bằng kwh / m 2 ) trên bảng điều khiển mỗi ngày, tính trung bình theo mùa.

Vĩ độ 30 ° Nghiêng 50,7 °
Mùa Tấm pin phơi nắng % của mùa đông
Mùa đông 5,6 100%
Mùa xuân mùa thu 6.0 107%
Mùa hè 5.1 91%
Ở vĩ độ 40 ° Nghiêng 59,6 °
Mùa Tấm pin phơi nắng % của mùa đông
Mùa đông 4,7 100%
Mùa xuân mùa thu 5,8 123%
Mùa hè 5.1 109%
Vĩ độ 50 ° Nghiêng 68,5 °
Mùa Tấm pin phơi nắng % của mùa đông
Mùa đông 3,4 100%
Mùa xuân mùa thu 5,4 158%
Mùa hè 5.1 150%

 

Sự nhầm lẫn về góc nghiêng lắp đặt?

Góc nghiêng bằng không có nghĩa là mặt của bảng điều khiển được nhắm trực tiếp trên đầu. Một góc nghiêng tích cực có nghĩa là bảng điều khiển hướng về phía xích đạo nhiều hơn. Ở bán cầu bắc có nghĩa là nghiêng nên nó hướng về phía Nam. Hiếm khi, góc nghiêng có thể là âm; điều này có nghĩa là bảng điều khiển cách xa đường xích đạo.

Thời gian sử dụng các tiện ích

Trong một số hệ thống kết nối lưới, năng lượng có giá trị hơn trong thời kỳ cao điểm. Để xem ảnh hưởng của việc này đối với hướng bảng điều khiển, hãy xem trang sử dụng của tôi .

Các tình huống khác

Có lẽ các tấm của bạn nằm trên một mái nhà không được định hướng chính xác về phía nam. Hoặc bạn đang ở một vĩ độ ngoài phạm vi mà các công thức này hoạt động. Những tình huống này phức tạp hơn có thể được xử lý bằng một công thức đơn giản.

Các tính toán cũng cho rằng bạn đang ở gần mực nước biển. Ở độ cao rất cao, góc tối ưu có thể hơi khác một chút.

Nếu bạn đang ước tính sản lượng năng lượng, hãy nhớ rằng nhiệt độ ảnh hưởng đến hiệu quả của các tấm quang điện. Chúng tạo ra ít năng lượng hơn ở nhiệt độ cao hơn. Các bảng khác nhau, do đó bạn sẽ cần liên hệ với nhà sản xuất bảng của bạn để biết thông số kỹ thuật của chúng.

Đừng ám ảnh về các góc chính xác chỉ vì tôi đã tính chúng đến một phần mười của một mức độ. Một sự khác biệt của một vài độ sẽ tạo ra rất ít sự khác biệt trong năng lượng bạn thu thập.

Tại sao thực hiện việc tính toán góc nghiêng tấm pin?

Các góc được đề nghị có vẻ phản trực giác. Ví dụ, hãy xem xét mùa hè ở vĩ độ 40 °. Vào buổi trưa trên ngày hạ chí, mặt trời là 40 ° – 23,5 ° là 16,5 ° so với trên không trực tiếp. Để thu được nhiều ánh nắng nhất vào thời điểm đó, bạn sẽ nghiêng bảng 16,5 ° để hướng trực tiếp vào mặt trời.

Vào những ngày khác của mùa hè, nó thấp hơn một chút trên bầu trời, vì vậy bạn sẽ muốn nghiêng bảng điều khiển hơn một chút. Tuy nhiên, chúng tôi nói để nghiêng nó chỉ 12,5 °. Mặt trời không bao giờ cao đến thế. Làm thế nào cho đúng?

Câu trả lời là chúng tôi đang xem xét cả ngày, không chỉ buổi trưa. Vào buổi sáng và buổi tối, mặt trời di chuyển thấp hơn trên bầu trời và cũng ở phía bắc (nếu bạn ở bán cầu bắc). Cần phải nghiêng ít về phía nam (hoặc nhiều hơn về phía bắc) để thu thập ánh sáng mặt trời đó.

Những con số này đã được tính như thế nào?

Đối với mỗi cấu hình vĩ độ và mùa, hơn 12.000 điểm dữ liệu đã được tính cho các thời điểm khác nhau trong cả ngày và năm. Đối với mỗi điểm dữ liệu, các phương trình của cơ học thiên thể đã được sử dụng để xác định chiều cao và góc phương vị của mặt trời. Cường độ của mặt trời đã được điều chỉnh để giải thích cho sự hấp thụ của khí quyển khi mặt trời thấp hơn trên bầu trời, sử dụng công thức:

cường độ tính bằng kw / m 2 = 1,35 * (1,00 / 1,35) giây (góc mặt trời ở đỉnh)

Công thức này giả định rằng trái đất phẳng, do đó, một yếu tố đã được áp dụng để giải thích cho độ cong của trái đất (và do đó là bầu khí quyển của trái đất). Các yếu tố này và góc của mặt trời đối với bảng điều khiển, sau đó xác định độ phân giải trên bảng. Sau đó, một phương pháp lặp lại đã xác định các góc cho tổng độ cách ly tối đa trong mỗi mùa.

Với các góc đó, ngày bắt đầu và ngày kết thúc của mùa giải sau đó được điều chỉnh ở mức tối ưu, sau đó các góc được tính toán lại, cho đến khi quá trình hội tụ. Sau khi tính toán ngày và góc tối ưu, xác định rằng một công thức tuyến tính gần đúng với mức tối ưu. Các công thức chỉ chính xác trong phạm vi được chỉ định.