Amb la creixent demanda global d’energia renovable, 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 un problema important per a investigadors i enginyers. Estudis recents han proposat els angles d’inclinació òptims i les altures d’elevació per als sistemes fotovoltaics del terrat, 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 del terrat es veu afectat per diversos factors, els més crítics dels quals inclouen l’angle de la radiació solar, la temperatura ambient, l’angle de muntatge i l’elevació. Les condicions de llum a diferents regions, el canvi climàtic i l'estructura del sostre afecten l'efecte de generació d'energia dels panells fotovoltaics. Entre aquests factors, l'angle d'inclinació i l'alçada general dels panells fotovoltaics hi ha 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 depèn no només de la ubicació geogràfica i de les variacions estacionals, sinó que també està estretament relacionada amb les condicions meteorològiques locals. En general, l’angle d’inclinació dels panells fotovoltaics ha d’estar a prop de la latitud local per assegurar la màxima recepció d’energia radiant del sol. L’angle d’inclinació òptim normalment es pot ajustar adequadament segons la temporada per adaptar -se a diferents angles de llum estacionals.
Optimització a l’estiu i l’hivern:
1. A l’estiu, quan el sol es troba a prop del zenit, l’angle d’inclinació dels panells fotovoltaics es pot baixar adequadament per capturar millor la intensa llum del sol.
2. A l’hivern, l’angle del sol és més baix i augmentant adequadament l’angle d’inclinació garanteix que els panells fotovoltaics rebin més llum solar.
A més, s'ha trobat que un disseny d'angle fix (generalment 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 les condicions climàtiques .
Alçada òptima de sobrecàrrega
En el disseny d’un sistema fotovoltaic del terrat, l’alçada general dels panells fotovoltaics (és a dir, la distància entre els panells fotovoltaics i el sostre) 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 augmenta la distància entre els panells PV i el sostre, el sistema és capaç de reduir eficaçment l’augment de la temperatura i millorar l’eficiència.
Efecte de ventilació:
3. En absència d’alçada general suficient, els panells fotovoltaics poden patir un rendiment reduït a causa de la acumulació de calor. Les temperatures excessives reduiran l’eficiència de conversió dels panells fotovoltaics i fins i tot poden reduir la seva vida útil.
4. Un augment de l’altura de parada ajuda a millorar la circulació de l’aire sota els panells PV, disminuint la temperatura del sistema i mantenint les condicions de funcionament òptimes.
No obstant això, un augment de l'alçada general també significa costos de construcció més elevats i més requisits d'espai. Per tant, cal equilibrar l'elecció de l'alçada general adequada 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 del sostre i altures generals. En simular i analitzar dades reals de diverses regions, els investigadors van concloure:
5. Angle d’inclinació òptima: En general, l’angle d’inclinació òptim d’un sistema fotovoltaic del sostre es troba dins del rang de més o menys 15 graus de la latitud local. Els ajustaments específics s’optimitzen segons els canvis estacionals.
6. Alçada òptima de sobrecàrrega: Per a la majoria de sistemes fotovoltaics al terrat, l'alçada òptima de sobrecàrrega és d'entre 10 i 20 centímetres. Una elevació massa baixa pot comportar una acumulació de calor, mentre que una elevació massa elevada pot augmentar els costos d’instal·lació i manteniment.
Conclusió
Amb l’avançament continu de la tecnologia solar, com maximitzar l’eficiència de generació d’energia dels sistemes fotovoltaics s’ha convertit en un problema important. L’angle d’inclinació òptima i l’alçada general dels sistemes fotovoltaics del terrat proposats en el nou estudi proporcionen solucions d’optimització teòrica que ajuden a millorar encara més l’eficiència global dels sistemes fotovoltaics. En el futur, amb el desenvolupament del disseny intel·ligent i la tecnologia de grans dades, s’espera que puguem aconseguir una utilització d’energia PV més eficient i econòmica mitjançant un disseny més precís i personalitzat.
Posada Posada: 13-2025 de febrer