Amb la creixent demanda mundial d'energies renovables, la tecnologia fotovoltaica (solar) s'ha utilitzat àmpliament com a component important de l'energia neta. I com optimitzar el rendiment dels sistemes fotovoltaics per millorar l'eficiència energètica durant la seva instal·lació s'ha convertit en una qüestió important per a investigadors i enginyers. Estudis recents han proposat angles d'inclinació i altures d'elevació òptimes per als sistemes fotovoltaics de les teulades, proporcionant noves idees per millorar l'eficiència de la generació d'energia fotovoltaica.
Factors que afecten el rendiment dels sistemes fotovoltaics
El rendiment d'un sistema fotovoltaic a la teulada es veu afectat per diversos factors, els més crítics dels quals inclouen l'angle de radiació solar, la temperatura ambient, l'angle de muntatge i l'elevació. Les condicions de llum en diferents regions, el canvi climàtic i l'estructura de la teulada afecten l'efecte de generació d'energia dels panells fotovoltaics. Entre aquests factors, l'angle d'inclinació i l'alçada sostreta dels panells fotovoltaics són dues variables importants que afecten directament la seva recepció de llum i l'eficiència de dissipació de calor.
Angle d'inclinació òptim
Els estudis han demostrat que l'angle d'inclinació òptim d'un sistema fotovoltaic no només depèn de la ubicació geogràfica i les variacions estacionals, sinó que també està estretament relacionat amb les condicions meteorològiques locals. En general, l'angle d'inclinació dels panells fotovoltaics ha de ser proper a la latitud local per garantir la màxima recepció d'energia radiant del sol. L'angle d'inclinació òptim normalment es pot ajustar adequadament segons l'estació per adaptar-se als diferents angles de llum estacionals.
Optimització a l'estiu i a l'hivern:
1. A l'estiu, quan el sol es troba a prop del zenit, l'angle d'inclinació dels panells fotovoltaics es pot reduir adequadament per captar millor la intensa llum solar directa.
2. A l'hivern, l'angle del sol és més baix i augmentar adequadament l'angle d'inclinació garanteix que els panells fotovoltaics rebin més llum solar.
A més, s'ha descobert que un disseny d'angle fix (normalment fixat a prop de l'angle de latitud) també és una opció altament eficient en alguns casos per a aplicacions pràctiques, ja que simplifica el procés d'instal·lació i encara proporciona una generació d'energia relativament estable en la majoria de condicions climàtiques.
Alçada òptima de la part superior
En el disseny d'un sistema fotovoltaic de teulada, l'alçada sostreta dels panells fotovoltaics (és a dir, la distància entre els panells fotovoltaics i la teulada) també és un factor important que afecta la seva eficiència de generació d'energia. Una elevació adequada millora la ventilació dels panells fotovoltaics i redueix l'acumulació de calor, millorant així el rendiment tèrmic del sistema. Els estudis han demostrat que quan s'augmenta la distància entre els panells fotovoltaics i la teulada, el sistema és capaç de reduir eficaçment l'augment de temperatura i, per tant, millorar l'eficiència.
Efecte de ventilació:
3. En absència d'una alçada sostre suficient, els panells fotovoltaics poden patir un rendiment reduït a causa de l'acumulació de calor. Les temperatures excessives reduiran l'eficiència de conversió dels panells fotovoltaics i fins i tot poden escurçar la seva vida útil.
4. Un augment de l'alçada dels separadors ajuda a millorar la circulació de l'aire sota els panells fotovoltaics, reduint la temperatura del sistema i mantenint unes condicions de funcionament òptimes.
Tanmateix, un augment de l'alçada sostreta també significa costos de construcció més elevats i més espai necessari. Per tant, l'elecció de l'alçada sostreta adequada s'ha d'equilibrar segons les condicions climàtiques locals i el disseny específic del sistema fotovoltaic.
Experiments i anàlisi de dades
Estudis recents han identificat algunes solucions de disseny optimitzades experimentant amb diferents combinacions d'angles de sostre i altures superiors. Simulant i analitzant dades reals de diverses regions, els investigadors van concloure:
5. Angle d'inclinació òptim: en general, l'angle d'inclinació òptim per a un sistema fotovoltaic de teulada es troba dins del rang de més o menys 15 graus de la latitud local. Els ajustos específics s'optimitzen segons els canvis estacionals.
6. alçada òptima del sostre: per a la majoria de sistemes fotovoltaics de coberta, l'alçada òptima del sostre és d'entre 10 i 20 centímetres. Una elevació massa baixa pot provocar acumulació de calor, mentre que una elevació massa alta pot augmentar els costos d'instal·lació i manteniment.
Conclusió
Amb l'avanç continu de la tecnologia solar, la manera de maximitzar l'eficiència de generació d'energia dels sistemes fotovoltaics s'ha convertit en una qüestió important. L'angle d'inclinació òptim i l'alçada sostreta dels sistemes fotovoltaics de la teulada proposats en el nou estudi proporcionen solucions d'optimització teòrica que ajuden a millorar encara més l'eficiència general dels sistemes fotovoltaics. En el futur, amb el desenvolupament del disseny intel·ligent i la tecnologia de big data, s'espera que puguem aconseguir un ús de l'energia fotovoltaica més eficient i econòmic mitjançant un disseny més precís i personalitzat.
Data de publicació: 13 de febrer de 2025