Med den økende globale etterspørselen etter fornybar energi har solcelleteknologi blitt mye brukt som en viktig komponent i ren energi. Og hvordan man optimaliserer ytelsen til PV-systemer for å forbedre energieffektiviteten under installasjonen har blitt et viktig spørsmål for forskere og ingeniører. Nyere studier har foreslått optimale helningsvinkler og høydehøyder for PV-systemer på tak, noe som gir nye ideer for å forbedre effektiviteten til PV-kraftproduksjon.
Faktorer som påvirker ytelsen til PV-systemer
Ytelsen til et PV-system på taket påvirkes av en rekke faktorer, hvorav de viktigste inkluderer solstrålingsvinkelen, omgivelsestemperaturen, monteringsvinkelen og høyden over havet. Lysforhold i forskjellige regioner, klimaendringer og takkonstruksjon påvirker alle kraftproduksjonseffekten til PV-paneler. Blant disse faktorene er helningsvinkelen og høyden over hodet til PV-paneler to viktige variabler som direkte påvirker lysmottaket og varmespredningseffektiviteten.
Optimal vippevinkel
Studier har vist at den optimale helningsvinkelen til et PV-system ikke bare avhenger av geografisk plassering og sesongvariasjoner, men også er nært knyttet til lokale værforhold. Generelt bør helningsvinkelen til PV-panelene være nær den lokale breddegraden for å sikre maksimal mottakelse av strålingsenergi fra solen. Den optimale helningsvinkelen kan vanligvis justeres passende i henhold til årstiden for å tilpasse seg ulike sesongmessige lysvinkler.
Optimalisering om sommeren og vinteren:
1. Om sommeren, når solen står nær senit, kan hellingsvinkelen til PV-panelene senkes for å bedre fange opp det intense direkte sollyset.
2. Om vinteren er solvinkelen lavere, og en passende økning av helningsvinkelen sikrer at PV-panelene får mer sollys.
I tillegg har det blitt funnet at en design med fast vinkel (vanligvis fast nær breddegradsvinkelen) også er et svært effektivt alternativ i noen tilfeller for praktiske anvendelser, ettersom det forenkler installasjonsprosessen og fortsatt gir relativt stabil kraftproduksjon under de fleste klimatiske forhold.
Optimal takhøyde
I utformingen av et PV-system på taket er også høyden over hodet til PV-panelene (dvs. avstanden mellom PV-panelene og taket) en viktig faktor som påvirker effektiviteten i kraftproduksjonen. Riktig høyde forbedrer ventilasjonen av PV-panelene og reduserer varmeakkumulering, og forbedrer dermed systemets termiske ytelse. Studier har vist at når avstanden mellom PV-panelene og taket økes, er systemet i stand til å redusere temperaturstigningen effektivt og dermed forbedre effektiviteten.
Ventilasjonseffekt:
3. Uten tilstrekkelig høyde over hodet kan PV-paneler få redusert ytelse på grunn av varmeoppbygging. For høye temperaturer vil redusere konverteringseffektiviteten til PV-panelene og kan til og med forkorte levetiden deres.
4. En økning i avstandshøyden bidrar til å forbedre luftsirkulasjonen under PV-panelene, noe som senker systemtemperaturen og opprettholder optimale driftsforhold.
En økning i takhøyden betyr imidlertid også høyere byggekostnader og mer plassbehov. Derfor må valg av passende takhøyde balanseres i henhold til de lokale klimatiske forholdene og den spesifikke utformingen av PV-systemet.
Eksperimenter og dataanalyse
Nyere studier har identifisert noen optimaliserte designløsninger ved å eksperimentere med ulike kombinasjoner av takvinkler og takhøyder. Ved å simulere og analysere faktiske data fra flere regioner konkluderte forskerne med:
5. optimal helningsvinkel: Generelt sett er den optimale helningsvinkelen for et PV-system på taket innenfor området pluss eller minus 15 grader av den lokale breddegraden. Spesifikke justeringer optimaliseres i henhold til sesongmessige endringer.
6. optimal høyde over hodet: For de fleste PV-systemer på taket er den optimale høyden over hodet mellom 10 og 20 centimeter. For lav høyde kan føre til varmeoppbygging, mens for høy høyde kan øke installasjons- og vedlikeholdskostnadene.
Konklusjon
Med den kontinuerlige utviklingen av solteknologi har det blitt et viktig spørsmål å maksimere effektiviteten til kraftproduksjonen i PV-systemer. Den optimale helningsvinkelen og takhøyden for PV-systemer på taket, som foreslås i den nye studien, gir teoretiske optimaliseringsløsninger som bidrar til å forbedre den totale effektiviteten til PV-systemer ytterligere. I fremtiden, med utviklingen av intelligent design og stordatateknologi, forventes det at vi vil kunne oppnå mer effektiv og økonomisk utnyttelse av PV-energi gjennom mer nøyaktig og personlig design.
Publisert: 13. februar 2025