Augant pasaulinei atsinaujinančios energijos paklausai, fotovoltinės (saulės) technologijos plačiai naudojamos kaip svarbus švarios energijos komponentas. O kaip optimizuoti FV sistemų našumą, siekiant pagerinti energijos vartojimo efektyvumą jas montuojant, tapo svarbiu tyrėjų ir inžinierių klausimu. Naujausi tyrimai pasiūlė optimalius stogų FV sistemų pasvirimo kampus ir aukščio skirtumus, pateikdami naujų idėjų, kaip pagerinti FV energijos gamybos efektyvumą.
FV sistemų veikimą įtakojantys veiksniai
Ant stogo montuojamos PV sistemos veikimui įtakos turi daug veiksnių, iš kurių svarbiausi yra saulės spindulių kampas, aplinkos temperatūra, montavimo kampas ir aukštis virš jūros lygio. Apšvietimo sąlygos skirtinguose regionuose, klimato kaita ir stogo konstrukcija – visa tai turi įtakos PV plokščių energijos gamybos efektyvumui. Tarp šių veiksnių PV plokščių pasvirimo kampas ir aukštis virš galvos yra du svarbūs kintamieji, tiesiogiai veikiantys jų šviesos priėmimo ir šilumos išsklaidymo efektyvumą.
Optimalus pasvirimo kampas
Tyrimai parodė, kad optimalus FV sistemos pasvirimo kampas priklauso ne tik nuo geografinės padėties ir sezoninių svyravimų, bet ir yra glaudžiai susijęs su vietos oro sąlygomis. Apskritai FV plokščių pasvirimo kampas turėtų būti artimas vietos platumai, kad būtų užtikrintas maksimalus saulės spinduliuojamos energijos priėmimas. Optimalų pasvirimo kampą paprastai galima tinkamai reguliuoti pagal metų laiką, kad būtų prisitaikyta prie skirtingų sezoninių šviesos kampų.
Optimizavimas vasarą ir žiemą:
1. Vasarą, kai saulė yra netoli zenito, PV plokščių pasvirimo kampą galima atitinkamai sumažinti, kad geriau būtų užfiksuoti intensyvūs tiesioginiai saulės spinduliai.
2. Žiemą saulės kampas yra mažesnis, todėl tinkamai padidinus pasvirimo kampą, užtikrinama, kad FV plokštės gautų daugiau saulės šviesos.
Be to, nustatyta, kad fiksuoto kampo konstrukcija (dažniausiai fiksuota netoli platumos kampo) kai kuriais atvejais praktiniam pritaikymui taip pat yra labai efektyvus pasirinkimas, nes ji supaprastina įrengimo procesą ir vis tiek užtikrina santykinai stabilų energijos generavimą daugeliu klimato sąlygų.
Optimalus aukštis virš galvos
Projektuojant ant stogo montuojamą PV sistemą, PV plokščių aukštis virš galvos (t. y. atstumas tarp PV plokščių ir stogo) taip pat yra svarbus veiksnys, turintis įtakos energijos gamybos efektyvumui. Tinkamas aukštis pagerina PV plokščių vėdinimą ir sumažina šilumos kaupimąsi, taip pagerindamas sistemos šiluminį našumą. Tyrimai parodė, kad padidinus atstumą tarp PV plokščių ir stogo, sistema gali efektyviai sumažinti temperatūros kilimą ir taip pagerinti efektyvumą.
Vėdinimo efektas:
3. Jei virš galvos nėra pakankamai aukščio, FV plokščių veikimas gali sumažėti dėl perkaitimo. Per didelė temperatūra sumažins FV plokščių konversijos efektyvumą ir netgi gali sutrumpinti jų tarnavimo laiką.
4. Padidintas atramos aukštis padeda pagerinti oro cirkuliaciją po FV plokštėmis, sumažinant sistemos temperatūrą ir palaikant optimalias veikimo sąlygas.
Tačiau didesnis lubų aukštis taip pat reiškia didesnes statybos sąnaudas ir didesnius erdvės poreikius. Todėl tinkamo lubų aukščio pasirinkimas turi būti subalansuotas atsižvelgiant į vietos klimato sąlygas ir specifinę FV sistemos konstrukciją.
Eksperimentai ir duomenų analizė
Naujausi tyrimai, eksperimentuodami su skirtingais stogo kampų ir viršutinių aukščių deriniais, nustatė keletą optimizuotų projektavimo sprendimų. Modeliuodami ir analizuodami faktinius duomenis iš kelių regionų, tyrėjai padarė išvadą:
5. optimalus pasvirimo kampas: paprastai optimalus stogo PV sistemos pasvirimo kampas yra plius arba minus 15 laipsnių vietinės platumos diapazone. Konkretūs koregavimai optimizuojami atsižvelgiant į sezoninius pokyčius.
6. Optimalus aukštis virš galvos: daugumai ant stogų montuojamų PV sistemų optimalus aukštis virš galvos yra nuo 10 iki 20 centimetrų. Per mažas aukštis gali sukelti šilumos kaupimąsi, o per didelis aukštis gali padidinti įrengimo ir priežiūros išlaidas.
Išvada
Nuolat tobulėjant saulės energijos technologijoms, svarbiu klausimu tapo tai, kaip maksimaliai padidinti FV sistemų energijos gamybos efektyvumą. Naujame tyrime siūlomas optimalus stogo FV sistemų pasvirimo kampas ir aukštis virš lubų pateikia teorinius optimizavimo sprendimus, kurie padeda dar labiau pagerinti bendrą FV sistemų efektyvumą. Ateityje, tobulėjant išmaniajam projektavimui ir didelių duomenų technologijoms, tikimasi, kad galėsime pasiekti efektyvesnį ir ekonomiškesnį FV energijos panaudojimą, taikydami tikslesnį ir suasmenintą projektavimą.
Įrašo laikas: 2025 m. vasario 13 d.