S rostoucí globální poptávkou po obnovitelné energii se fotovoltaická (solární) technologie široce používá jako důležitou součást čisté energie. A jak optimalizovat výkonnost PV systémů ke zlepšení energetické účinnosti během jejich instalace, se stal důležitým problémem pro vědce a inženýry. Nedávné studie navrhly optimální úhly naklonění a výšky výšky pro PV systémy na střeše a poskytly nové nápady pro zlepšení účinnosti výroby energie PV.
Faktory ovlivňující výkonnost PV systémů
Výkon střešního PV systému je ovlivněn řadou faktorů, z nichž nejdůležitější zahrnují úhel slunečního záření, okolní teplotu, úhel montáže a výšku. Světelné podmínky v různých regionech, změně klimatu a struktury střechy ovlivňují účinek výroby energie PV panelů. Mezi těmito faktory jsou úhel naklonění a výška horní hlavy PV panelů dvě důležité proměnné, které přímo ovlivňují jejich přístup k jejich příjmu světla a účinnost rozptylu tepla.
Optimální úhel náklonu
Studie ukázaly, že optimální úhel náklonu PV systému závisí nejen na geografické poloze a sezónních variacích, ale také úzce souvisí s místními povětrnostními podmínkami. Obecně by úhel náklonu PV panelů měl být blízko místní zeměpisné šířky, aby byl zajištěn maximální příjem zářivé energie ze slunce. Optimální úhel náklonu lze obvykle přizpůsobit podle sezóny, aby se přizpůsobil různým sezónním světelným úhlům.
Optimalizace v létě a v zimě:
1. V létě, kdy je slunce umístěno poblíž zenitu, může být úhel náklonu PV panelů vhodně snížen, aby se lépe zachytil intenzivní přímé sluneční světlo.
2. v zimě je úhel slunce nižší a přiměřeně zvyšuje úhel náklonu zajišťující, že PV panely dostávají více slunečního světla.
Kromě toho bylo zjištěno, že návrh s pevným úhlem (obvykle stanovený v blízkosti úhlu zeměpisné šířky) je v některých případech také vysoce účinnou možností, protože zjednodušuje proces instalace a stále poskytuje relativně stabilní výrobu energie za většiny klimatických podmínek .
Optimální výška nad hlavou
Při navrhování střešního PV systému je výškou PV panelů (tj. Vzdálenost mezi PV panely a střechou) také důležitým faktorem, který ovlivňuje jeho účinnost výroby energie. Správná nadmořská výška zvyšuje ventilaci PV panelů a snižuje hromadění tepla, čímž se zlepšuje tepelný výkon systému. Studie ukázaly, že když se zvyšuje vzdálenost mezi PV panely a střechou, systém je schopen účinně snížit zvýšení teploty a tak zlepšit účinnost.
Efekt ventilace:
3. V nepřítomnosti dostatečné výšky režie mohou PV panely trpět sníženým výkonem v důsledku hromadění tepla. Nadměrné teploty sníží účinnost konverze PV panelů a dokonce mohou zkrátit jejich životnost.
4. Zvýšení výšky stand-off pomáhá zlepšit cirkulaci vzduchu pod PV panely, snižovat teplotu systému a udržovat optimální provozní podmínky.
Zvýšení výšky režie však také znamená vyšší náklady na stavbu a více požadavků na prostor. Proto musí být výběr vhodné výšky režie vyváženo podle místních klimatických podmínek a specifického návrhu PV systému.
Pokusy a analýza dat
Nedávné studie identifikovaly některá optimalizovaná konstrukční řešení experimentováním s různými kombinacemi úhlů střechy a výškou horní hlavy. Simulací a analýzou skutečných údajů z několika regionů vědci dospěli k závěru:
5. Optimální úhel náklonu: Obecně je optimální úhel naklonění pro střešní PV systém v rozsahu plus nebo mínus 15 stupňů místní šířky. Specifické úpravy jsou optimalizovány podle sezónních změn.
6. Optimální výška režie: Pro většinu systémů střešních PV je optimální výška nad hlavou mezi 10 a 20 centimetry. Příliš nízká výška může vést k hromadění tepla, zatímco příliš vysoká výška může zvýšit nákladů na instalaci a údržbu.
Závěr
S neustálým rozvojem solárních technologií se, jak maximalizovat účinnost výroby energie PV systémů, se stal důležitým problémem. Optimální úhel naklonění a výška horní hlavy střešních PV systémů navržených v nové studii poskytují teoretická optimalizační řešení, která pomáhají dále zlepšovat celkovou účinnost systémů PV. V budoucnu se s vývojem inteligentního designu a technologie velkých dat očekává, že budeme schopni dosáhnout efektivnějšího a ekonomičtějšího využití energie PV prostřednictvím přesnějšího a přizpůsobenějšího designu.
Čas příspěvku: únor 13-2025