S rastućom globalnom potražnjom za obnovljivom energijom, fotonaponska (solarna) tehnologija se široko koristi kao važna komponenta čiste energije. A kako optimizirati performanse fotonaponskih sistema radi poboljšanja energetske efikasnosti tokom njihove instalacije postalo je važno pitanje za istraživače i inženjere. Nedavne studije su predložile optimalne uglove nagiba i visine elevacije za krovne fotonaponske sisteme, pružajući nove ideje za poboljšanje efikasnosti proizvodnje fotonaponske energije.
Faktori koji utiču na performanse PV sistema
Na performanse krovnog fotonaponskog sistema utiče niz faktora, od kojih su najvažniji ugao sunčevog zračenja, temperatura okoline, ugao montaže i nadmorska visina. Uslovi osvjetljenja u različitim regijama, klimatske promjene i krovna konstrukcija utiču na efekat proizvodnje energije fotonaponskih panela. Među tim faktorima, ugao nagiba i visina fotonaponskih panela su dvije važne varijable koje direktno utiču na njihov prijem svjetlosti i efikasnost odvođenja toplote.
Optimalni ugao nagiba
Studije su pokazale da optimalni ugao nagiba PV sistema ne zavisi samo od geografske lokacije i sezonskih varijacija, već je i usko povezan s lokalnim vremenskim uslovima. Općenito, ugao nagiba PV panela trebao bi biti blizu lokalne geografske širine kako bi se osigurao maksimalan prijem energije zračenja sunca. Optimalni ugao nagiba obično se može podesiti na odgovarajući način prema godišnjem dobu kako bi se prilagodio različitim sezonskim uglovima svjetlosti.
Optimizacija ljeti i zimi:
1. Ljeti, kada se sunce nalazi blizu zenita, ugao nagiba PV panela može se odgovarajuće smanjiti kako bi se bolje uhvatila intenzivna direktna sunčeva svjetlost.
2. Zimi je ugao sunca manji, a odgovarajuće povećanje ugla nagiba osigurava da PV paneli primaju više sunčeve svjetlosti.
Osim toga, utvrđeno je da je dizajn s fiksnim kutom (obično fiksiran blizu kuta geografske širine) također vrlo učinkovita opcija u nekim slučajevima za praktične primjene, jer pojednostavljuje proces instalacije, a i dalje osigurava relativno stabilnu proizvodnju energije u većini klimatskih uvjeta.
Optimalna visina iznad glave
Prilikom projektovanja krovnog fotonaponskog sistema, visina fotonaponskih panela (tj. udaljenost između fotonaponskih panela i krova) je također važan faktor koji utiče na efikasnost proizvodnje energije. Pravilna visina poboljšava ventilaciju fotonaponskih panela i smanjuje akumulaciju toplote, čime se poboljšavaju termalne performanse sistema. Studije su pokazale da kada se poveća udaljenost između fotonaponskih panela i krova, sistem je u stanju da efikasno smanji porast temperature i time poboljša efikasnost.
Učinak ventilacije:
3. U nedostatku dovoljne visine iznad glave, PV paneli mogu patiti od smanjenih performansi zbog nakupljanja toplote. Prekomjerne temperature će smanjiti efikasnost konverzije PV panela i mogu čak skratiti njihov vijek trajanja.
4. Povećanje visine odstojanja pomaže u poboljšanju cirkulacije zraka ispod PV panela, snižavajući temperaturu sistema i održavajući optimalne radne uvjete.
Međutim, povećanje visine nadzemne konstrukcije također znači veće troškove izgradnje i veće potrebe za prostorom. Stoga, odabir odgovarajuće visine nadzemne konstrukcije mora biti uravnotežen prema lokalnim klimatskim uvjetima i specifičnom dizajnu fotonaponskog sistema.
Eksperimenti i analiza podataka
Nedavne studije su identificirale neka optimizirana dizajnerska rješenja eksperimentiranjem s različitim kombinacijama uglova krova i visina nadzemnih elemenata. Simuliranjem i analizom stvarnih podataka iz nekoliko regija, istraživači su zaključili:
5. optimalni ugao nagiba: generalno, optimalni ugao nagiba za krovni fotonaponski sistem je u rasponu od plus ili minus 15 stepeni lokalne geografske širine. Specifična podešavanja se optimizuju u skladu sa sezonskim promjenama.
6. optimalna visina nad glavom: za većinu krovnih fotonaponskih sistema, optimalna visina nad glavom je između 10 i 20 centimetara. Preniska visina može dovesti do nakupljanja toplote, dok previsoka visina može povećati troškove instalacije i održavanja.
Zaključak
S kontinuiranim napretkom solarne tehnologije, važno pitanje postalo je kako maksimizirati efikasnost proizvodnje energije PV sistema. Optimalni ugao nagiba i visina krovnih PV sistema, predloženi u novoj studiji, pružaju teorijska optimizacijska rješenja koja pomažu u daljnjem poboljšanju ukupne efikasnosti PV sistema. U budućnosti, razvojem inteligentnog dizajna i tehnologije velikih podataka, očekuje se da ćemo moći postići efikasnije i ekonomičnije korištenje PV energije kroz precizniji i personaliziraniji dizajn.
Vrijeme objave: 13. februar 2025.