Nghiên cứu tối ưu hóa góc của tấm pin mặt trời để hiệu quả tối đa

Hiệu quả của hệ thống năng lượng mặt trời quang điện (PV) phụ thuộc rất nhiều vào góc lắp đặt của tấm pin mặt trời.Vì đặc điểm bức xạ mặt trời khác nhau đáng kể trên các vĩ độ khác nhau trên Trái đất, điều chỉnh độ nghiêng của bảng điều khiển theo vị trí địa lý và thay đổi theo mùa trở nên quan trọng để tối đa hóa việc thu giữ năng lượng.

Góc nghiêng của tấm pin mặt trời đề cập đến góc giữa bề mặt tấm pin và mặt phẳng ngang. Lý tưởng nhất, các tấm pin nên luôn luôn nằm vuông với ánh sáng mặt trời để có hiệu quả tối ưu.Tuy nhiên, vì vị trí của mặt trời thay đổi trong suốt cả ngày và theo mùa, các tấm góc cố định không thể duy trì hiệu suất cao nhất quanh năm.tính toán và điều chỉnh góc nghiêng dựa trên các điều kiện cụ thể là điều cần thiết để tối đa hóa năng lượng.

Một số yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến góc nghiêng lý tưởng cho các tấm pin mặt trời:

• Độ vĩ độ địa lý:Một yếu tố quan trọng nhất là vĩ độ định vị vị trí trung bình của mặt trời trên bầu trời.
• Sự thay đổi theo mùa:Độ cao của mặt trời thay đổi đáng kể giữa mùa hè (độ cao hơn) và mùa đông (độ thấp hơn).
• Thời gian ban ngày:Ngày mùa đông ngắn hơn đòi hỏi các góc nghiêng tối ưu để tận dụng tối đa thời gian ánh sáng mặt trời hạn chế.
• Điều kiện khí hậu:Sự tích tụ tuyết và mây thường xuyên có thể đòi hỏi các góc dốc hơn để tạo điều kiện cho tuyết rơi hoặc bù đắp cho các điều kiện ánh sáng khuếch tán.
• Mô hình nhu cầu năng lượng:Người sử dụng với mức tiêu thụ điện theo mùa (giảm nhiệt mùa hè so với sưởi ấm mùa đông) có thể ưu tiên các góc nghiêng khác nhau để phù hợp với mô hình sử dụng của họ.

Có một số phương pháp đã được thiết lập để xác định các góc nghiêng lý tưởng:

Cách tiếp cận đơn giản này sử dụng tính toán dựa trên vĩ độ:

• Công thức cơ bản:
  • Mùa đông: vĩ độ + 15°
  • Mùa hè: vĩ độ - 15°
  • Mùa xuân/Mùa thu: Độ vĩ
• Công thức cải tiến:
  • Mùa đông: (độ vĩ độ × 0,9) + 29°
  • Mùa hè: (độ vĩ độ × 0,9) - 23,5°
  • Mùa xuân/mùa thu: vĩ độ - 2,5°

Ví dụ, ở vĩ độ 34 °:

• Phương pháp cơ bản mang lại 49 ° (mùa đông) và 19 ° (mùa hè)
• Phương pháp nâng cao tạo ra ~ 59.6 ° (mùa đông) và ~ 7.1 ° (mùa hè)

Kỹ thuật này tính toán góc độ mặt trời trung bình cho các mùa khác nhau bằng cách sử dụng máy tính chuyên dụng hoặc các công cụ phần mềm.

Phần mềm chuyên nghiệp như PVsyst hoặc SAM có thể mô phỏng đầu ra năng lượng qua các góc nghiêng khác nhau, kết hợp dữ liệu thời tiết địa phương và thông số kỹ thuật bảng điều khiển để tối ưu hóa chính xác.

Ở Bắc bán cầu, hướng Nam thực sự tối đa hóa ánh nắng mặt trời, trong khi hướng Bắc thực sự chứng minh là tối ưu ở Nam bán cầu.Điều chỉnh nhỏ vẫn nên ưu tiên tiếp xúc với ánh sáng mặt trời tối đa.

Để đạt hiệu quả tối đa, các hệ thống gắn điều chỉnh cung cấp tối ưu hóa góc theo mùa hoặc liên tục:

• Hệ thống thủ công:Hiệu quả về chi phí nhưng đòi hỏi sự điều chỉnh định kỳ của con người
• Hệ thống theo dõi tự động:Sử dụng cảm biến và bộ điều khiển để duy trì góc tối ưu, cung cấp hiệu quả cao hơn với chi phí cao hơn

Khi điều chỉnh góc màn hình:

• Ưu tiên an toàn trong quá trình lắp đặt và bảo trì
• Tránh bóng từ các cấu trúc hoặc thảm thực vật gần đó
• Xem xét khả năng tải gió ở các vị trí phơi nhiễm
• Lên lịch kiểm tra góc thường xuyên
• Tham khảo chuyên gia cho các thiết bị phức tạp

Hướng dẫn nghiêng chung theo vĩ độ (yêu cầu xác minh tại địa phương):

• Đường xích đạo (0° vĩ độ):Cài đặt gần như phẳng (0°)
• Các vĩ độ thấp (0°-30°):Mùa đông: vĩ độ+10°; Mùa hè: vĩ độ-10°
• Các vĩ độ trung bình (30°-60°):Mùa đông: vĩ độ+15°; Mùa hè: vĩ độ-15°
• Các vĩ độ cao (60°-90°):Mùa đông: vĩ độ+20°; Mùa hè: vĩ độ-20°

Tối ưu hóa chiến lược các góc nghiêng của tấm pin mặt trời cải thiện đáng kể hiệu suất hệ thống PV. Bằng cách xem xét cẩn thận các yếu tố địa lý, mùa và hoạt động,Các nhà sản xuất năng lượng có thể tối đa hóa cả lợi nhuận kinh tế và lợi ích môi trường từ các thiết bị năng lượng mặt trời.