Con la crescente domanda globale di energia rinnovabile, la tecnologia fotovoltaica (solare) è stata ampiamente utilizzata come componente importante dell'energia pulita. E come ottimizzare le prestazioni dei sistemi fotovoltaici per migliorare l'efficienza energetica durante la loro installazione è diventato un problema importante per ricercatori e ingegneri. Studi recenti hanno proposto angoli di inclinazione ottimali e altezze di elevazione per i sistemi fotovoltaici sul tetto, fornendo nuove idee per migliorare l'efficienza della generazione di energia fotovoltaica.
Fattori che influenzano le prestazioni dei sistemi fotovoltaici
Le prestazioni di un sistema fotovoltaico sul tetto sono influenzate da una serie di fattori, il più critico dei quali includono l'angolo di radiazione solare, temperatura ambiente, angolo di montaggio e elevazione. Le condizioni di luce in diverse regioni, cambiamenti climatici e struttura del tetto influenzano tutti l'effetto di generazione di energia dei pannelli fotovoltaici. Tra questi fattori, l'angolo di inclinazione e l'altezza aerea dei pannelli fotovoltaici sono due importanti variabili che influenzano direttamente la loro ricezione della luce e l'efficienza di dissipazione del calore.
Angolo di inclinazione ottimale
Gli studi hanno dimostrato che l'angolo di inclinazione ottimale di un sistema fotovoltaico dipende non solo dalla posizione geografica e dalle variazioni stagionali, ma è anche strettamente correlato alle condizioni meteorologiche locali. In generale, l'angolo di inclinazione dei pannelli fotovoltaici dovrebbe essere vicino alla latitudine locale per garantire la massima ricezione dell'energia radiante dal sole. L'angolo di inclinazione ottimale può di solito essere regolato in modo appropriato in base alla stagione per adattarsi a diversi angoli di luce stagionale.
Ottimizzazione in estate e inverno:
1. In estate, quando il sole si trova vicino allo zenith, l'angolo di inclinazione dei pannelli fotovoltaici può essere appropriatamente abbassato per catturare meglio l'intensa luce solare diretta.
2. In inverno, l'angolo del sole è inferiore e aumentando adeguatamente l'angolo di inclinazione assicura che i pannelli fotovoltaici ricevano più luce solare.
Inoltre, è stato scoperto che una progettazione di angolo fisso (di solito fissata vicino all'angolo di latitudine) è anche un'opzione altamente efficiente in alcuni casi per applicazioni pratiche, in quanto semplifica il processo di installazione e fornisce ancora una generazione di energia relativamente stabile nella maggior parte delle condizioni climatiche.
Altezza aerea ottimale
Nella progettazione di un sistema fotovoltaico sul tetto, anche l'altezza aerea dei pannelli fotovoltaici (cioè la distanza tra i pannelli fotovoltaici e il tetto) è un fattore importante che ne influisce sull'efficienza della generazione di energia. Una corretta elevazione migliora la ventilazione dei pannelli fotovoltaici e riduce l'accumulo di calore, migliorando così le prestazioni termiche del sistema. Gli studi hanno dimostrato che quando la distanza tra i pannelli fotovoltaici e il tetto è aumentata, il sistema è in grado di ridurre efficacemente l'aumento della temperatura e quindi migliorare l'efficienza.
Effetto di ventilazione:
3. In assenza di altezza aerea sufficiente, i pannelli fotovoltaici possono soffrire di prestazioni ridotte a causa dell'accumulo di calore. Temperature eccessive ridurranno l'efficienza di conversione dei pannelli fotovoltaici e potrebbero persino abbreviare la loro durata di servizio.
4. Un aumento dell'altezza di stand-off aiuta a migliorare la circolazione dell'aria sotto i pannelli fotovoltaici, abbassando la temperatura del sistema e mantenendo condizioni operative ottimali.
Tuttavia, un aumento dell'altezza aerea significa anche costi di costruzione più elevati e più requisiti di spazio. Pertanto, la scelta dell'altezza aerea appropriata deve essere bilanciata in base alle condizioni climatiche locali e alla progettazione specifica del sistema fotovoltaico.
Esperimenti e analisi dei dati
Studi recenti hanno identificato alcune soluzioni di progettazione ottimizzate sperimentando diverse combinazioni di angoli del tetto e altezze aeree. Simulando e analizzando i dati effettivi da diverse regioni, hanno concluso i ricercatori:
5. Angolo di inclinazione ottimale: in generale, l'angolo di inclinazione ottimale per un sistema fotovoltaico è all'interno dell'intervallo di plus o meno 15 gradi della latitudine locale. Regolazioni specifiche sono ottimizzate in base alle variazioni stagionali.
6. Altezza aerea ottimale: per la maggior parte dei sistemi fotovoltaici sul tetto, l'altezza aerea ottimale è compresa tra 10 e 20 centimetri. Un elevazione troppo bassa può portare a un accumulo di calore, mentre un elevazione troppo elevato può aumentare i costi di installazione e manutenzione.
Conclusione
Con il continuo avanzamento della tecnologia solare, come massimizzare l'efficienza della generazione di energia dei sistemi fotovoltaici è diventato un problema importante. L'angolo di inclinazione ottimale e l'altezza aerea dei sistemi fotovoltaici sul tetto proposti nel nuovo studio forniscono soluzioni teoriche di ottimizzazione che aiutano a migliorare ulteriormente l'efficienza complessiva dei sistemi fotovoltaici. In futuro, con lo sviluppo della progettazione intelligente e della tecnologia dei big data, si prevede che saremo in grado di ottenere un utilizzo dell'energia fotovoltaico più efficiente ed economico attraverso un design più accurato e personalizzato.
Tempo post: feb-13-2025