S rastućom globalnom potražnjom za obnovljivom energijom, fotonaponska (solarna) tehnologija se široko koristi kao važna komponenta čiste energije. Kako optimizirati performanse fotonaponskih sustava radi poboljšanja energetske učinkovitosti tijekom njihove instalacije postalo je važno pitanje za istraživače i inženjere. Nedavne studije predložile su optimalne kutove nagiba i visine elevacije za krovne fotonaponske sustave, pružajući nove ideje za poboljšanje učinkovitosti proizvodnje fotonaponske energije.
Čimbenici koji utječu na performanse fotonaponskih sustava
Na performanse krovnog fotonaponskog sustava utječe niz čimbenika, od kojih su najvažniji kut sunčevog zračenja, temperatura okoline, kut montaže i nadmorska visina. Svjetlosni uvjeti u različitim regijama, klimatske promjene i krovna konstrukcija utječu na učinak proizvodnje energije fotonaponskih panela. Među tim čimbenicima, kut nagiba i visina fotonaponskih panela dvije su važne varijable koje izravno utječu na njihov prijem svjetlosti i učinkovitost odvođenja topline.
Optimalni kut nagiba
Studije su pokazale da optimalni kut nagiba fotonaponskog sustava ne ovisi samo o geografskom položaju i sezonskim varijacijama, već je usko povezan i s lokalnim vremenskim uvjetima. Općenito, kut nagiba fotonaponskih panela trebao bi biti blizu lokalne geografske širine kako bi se osigurao maksimalan prijem energije zračenja sunca. Optimalni kut nagiba obično se može prilagoditi godišnjem dobu kako bi se prilagodio različitim sezonskim kutovima svjetlosti.
Optimizacija ljeti i zimi:
1. Ljeti, kada se sunce nalazi blizu zenita, kut nagiba PV panela može se prikladno smanjiti kako bi se bolje uhvatila intenzivna izravna sunčeva svjetlost.
2. Zimi je kut sunca manji, a odgovarajuće povećanje kuta 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 i dalje osigurava relativno stabilnu proizvodnju energije u većini klimatskih uvjeta.
Optimalna visina nad glavom
Prilikom projektiranja krovnog fotonaponskog sustava, visina fotonaponskih panela (tj. udaljenost između fotonaponskih panela i krova) također je važan čimbenik koji utječe na učinkovitost proizvodnje energije. Pravilna visina poboljšava ventilaciju fotonaponskih panela i smanjuje akumulaciju topline, čime se poboljšavaju toplinske performanse sustava. Studije su pokazale da kada se poveća udaljenost između fotonaponskih panela i krova, sustav može učinkovito smanjiti porast temperature i time poboljšati učinkovitost.
Učinak ventilacije:
3. U nedostatku dovoljne visine nad glavom, PV paneli mogu patiti od smanjenih performansi zbog nakupljanja topline. Prekomjerne temperature smanjit će učinkovitost pretvorbe PV panela i mogu čak skratiti njihov vijek trajanja.
4. Povećanje visine odmaka pomaže u poboljšanju cirkulacije zraka ispod fotonaponskih panela, snižavajući temperaturu sustava i održavajući optimalne radne uvjete.
Međutim, povećanje visine nadzemne konstrukcije također znači veće troškove gradnje i veće potrebe za prostorom. Stoga odabir odgovarajuće visine nadzemne konstrukcije treba biti uravnotežen prema lokalnim klimatskim uvjetima i specifičnom dizajnu fotonaponskog sustava.
Eksperimenti i analiza podataka
Nedavne studije identificirale su neka optimizirana dizajnerska rješenja eksperimentiranjem s različitim kombinacijama kutova krova i visina nadzemnih elemenata. Simuliranjem i analizom stvarnih podataka iz nekoliko regija, istraživači su zaključili:
5. optimalni kut nagiba: općenito, optimalni kut nagiba za krovni fotonaponski sustav je unutar raspona od plus ili minus 15 stupnjeva lokalne geografske širine. Specifične prilagodbe optimiziraju se prema sezonskim promjenama.
6. optimalna visina nad glavom: za većinu krovnih fotonaponskih sustava optimalna visina nad glavom je između 10 i 20 centimetara. Preniska visina može dovesti do nakupljanja topline, dok previsoka visina može povećati troškove instalacije i održavanja.
Zaključak
S kontinuiranim napretkom solarne tehnologije, važno je pitanje kako maksimizirati učinkovitost proizvodnje energije fotonaponskih sustava. Optimalni kut nagiba i visina krovnih fotonaponskih sustava predloženi u novoj studiji pružaju teorijska optimizacijska rješenja koja pomažu u daljnjem poboljšanju ukupne učinkovitosti fotonaponskih sustava. U budućnosti, razvojem inteligentnog dizajna i tehnologije velikih podataka, očekuje se da ćemo moći postići učinkovitije i ekonomičnije korištenje fotonaponske energije kroz točniji i personaliziraniji dizajn.
Vrijeme objave: 13. veljače 2025.