A megújuló energia iránti globális kereslet növekedésével a fotovoltaikus (napenergia) technológia széles körben elterjedt a tiszta energia fontos alkotóelemeként. A kutatók és mérnökök számára fontos kérdéssé vált, hogyan optimalizálják a fotovoltaikus rendszerek teljesítményét az energiahatékonyság javítása érdekében a telepítésük során. A legújabb tanulmányok optimális dőlésszögeket és magasságokat javasolnak a tetőtéri fotovoltaikus rendszerek számára, új ötleteket kínálva a fotovoltaikus energiatermelés hatékonyságának javítására.
A fotovoltaikus rendszerek teljesítményét befolyásoló tényezők
Egy tetőre szerelt fotovoltaikus rendszer teljesítményét számos tényező befolyásolja, amelyek közül a legfontosabbak a napsugárzás szöge, a környezeti hőmérséklet, a szerelési szög és a tengerszint feletti magasság. A különböző régiók fényviszonyai, az éghajlatváltozás és a tetőszerkezet mind befolyásolják a fotovoltaikus panelek energiatermelő hatását. Ezen tényezők közül a panelek dőlésszöge és a mennyezet feletti magassága két fontos változó, amelyek közvetlenül befolyásolják a fényvétel és a hőelvezetés hatékonyságát.
Optimális dőlésszög
Tanulmányok kimutatták, hogy egy fotovoltaikus rendszer optimális dőlésszöge nemcsak a földrajzi elhelyezkedéstől és az évszakos változásoktól függ, hanem szorosan összefügg a helyi időjárási viszonyokkal is. Általánosságban elmondható, hogy a fotovoltaikus panelek dőlésszögének közel kell lennie a helyi szélességi fokhoz, hogy biztosítsa a nap sugárzó energiájának maximális vételét. Az optimális dőlésszög általában az évszaknak megfelelően állítható, hogy alkalmazkodjon a különböző évszakos fényszögekhez.
Optimalizálás nyáron és télen:
1. Nyáron, amikor a nap a zenit közelében van, a napelemek dőlésszöge megfelelően csökkenthető, hogy jobban befogják az intenzív közvetlen napfényt.
2. Télen a nap szöge alacsonyabb, és a dőlésszög megfelelő növelése biztosítja, hogy a napelemek több napfényt kapjanak.
Ezenkívül azt is megállapították, hogy a fix szögű kialakítás (általában a szélességi szög közelében rögzített) bizonyos esetekben a gyakorlati alkalmazásokhoz is rendkívül hatékony megoldás, mivel leegyszerűsíti a telepítési folyamatot, és a legtöbb éghajlati viszonyok között továbbra is viszonylag stabil energiatermelést biztosít.
Optimális fejmagasság
Egy tetőre szerelt napelemes rendszer tervezésekor a panelek feletti magassága (azaz a panelek és a tető közötti távolság) szintén fontos tényező, amely befolyásolja az energiatermelés hatékonyságát. A megfelelő magasság javítja a panelek szellőzését és csökkenti a hő felhalmozódását, ezáltal javítja a rendszer hőteljesítményét. Tanulmányok kimutatták, hogy a panelek és a tető közötti távolság növelésével a rendszer képes hatékonyan csökkenteni a hőmérséklet-emelkedést, és így javítani a hatékonyságot.
Szellőztetési hatás:
3. Megfelelő felső magasság hiányában a napelemek teljesítménye a hő felhalmozódása miatt csökkenhet. A túlzott hőmérséklet csökkenti a napelemek konverziós hatásfokát, sőt akár élettartamukat is lerövidítheti.
4. A megnövelt távolságtartás segít javítani a légáramlást a napelemek alatt, csökkentve a rendszer hőmérsékletét és fenntartva az optimális üzemi feltételeket.
A nagyobb belmagasság azonban magasabb építési költségeket és nagyobb helyigényt is jelent. Ezért a megfelelő belmagasság kiválasztásánál figyelembe kell venni a helyi éghajlati viszonyokat és a fotovoltaikus rendszer konkrét kialakítását.
Kísérletek és adatelemzés
A legújabb tanulmányok a tetőszögek és a felső határok különböző kombinációival kísérletezve azonosítottak néhány optimalizált tervezési megoldást. Több régióból származó tényleges adatok szimulációjával és elemzésével a kutatók a következő következtetésre jutottak:
5. optimális dőlésszög: általánosságban elmondható, hogy a tetőre szerelt fotovoltaikus rendszer optimális dőlésszöge a helyi szélességi körhöz képest plusz-mínusz 15 fokon belül van. Az egyes beállításokat az évszakos változásoknak megfelelően optimalizálják.
6. optimális fej feletti magasság: a legtöbb tetőre szerelt fotovoltaikus rendszer esetében az optimális fej feletti magasság 10 és 20 centiméter között van. A túl alacsony magasság hőképződéshez vezethet, míg a túl magas magasság növelheti a telepítési és karbantartási költségeket.
Következtetés
A napelemes technológia folyamatos fejlődésével a fotovoltaikus rendszerek energiatermelési hatékonyságának maximalizálása fontos kérdéssé vált. Az új tanulmányban javasolt tetőtéri fotovoltaikus rendszerek optimális dőlésszöge és felső magassága elméleti optimalizálási megoldásokat kínál, amelyek elősegítik a fotovoltaikus rendszerek általános hatékonyságának további javítását. A jövőben az intelligens tervezés és a big data technológia fejlődésével várhatóan hatékonyabb és gazdaságosabb fotovoltaikus energiafelhasználást érhetünk el a pontosabb és személyre szabottabb tervezés révén.
Közzététel ideje: 2025. február 13.