Coa crecente demanda mundial de enerxía renovable, a tecnoloxía fotovoltaica (solar) utilizouse amplamente como un compoñente importante da enerxía limpa. E como optimizar o rendemento dos sistemas fotovoltaicos para mellorar a eficiencia enerxética durante a súa instalación converteuse nunha cuestión importante para investigadores e enxeñeiros. Estudos recentes propuxeron ángulos de inclinación e alturas de elevación óptimos para os sistemas fotovoltaicos nos tellados, proporcionando novas ideas para mellorar a eficiencia da xeración de enerxía fotovoltaica.
Factores que afectan o rendemento dos sistemas fotovoltaicos
O rendemento dun sistema fotovoltaico na cuberta vese afectado por unha serie de factores, entre os que se inclúen o ángulo da radiación solar, a temperatura ambiente, o ángulo de montaxe e a elevación. As condicións de luz en diferentes rexións, o cambio climático e a estrutura da cuberta afectan ao efecto de xeración de enerxía dos paneis fotovoltaicos. Entre estes factores, o ángulo de inclinación e a altura superior dos paneis fotovoltaicos son dúas variables importantes que afectan directamente á súa recepción de luz e á súa eficiencia de disipación de calor.
Ángulo de inclinación óptimo
Os estudos demostraron que o ángulo de inclinación óptimo dun sistema fotovoltaico non só depende da localización xeográfica e das variacións estacionais, senón que tamén está estreitamente relacionado coas condicións meteorolóxicas locais. En xeral, o ángulo de inclinación dos paneis fotovoltaicos debe estar preto da latitude local para garantir a máxima recepción da enerxía radiante do sol. O ángulo de inclinación óptimo normalmente pódese axustar adecuadamente segundo a estación para adaptarse aos diferentes ángulos de luz estacionais.
Optimización no verán e no inverno:
1. No verán, cando o sol está situado preto do cénit, o ángulo de inclinación dos paneis fotovoltaicos pódese reducir axeitadamente para captar mellor a intensa luz solar directa.
2. No inverno, o ángulo solar é menor e, ao aumentar axeitadamente o ángulo de inclinación, garante que os paneis fotovoltaicos reciban máis luz solar.
Ademais, descubriuse que un deseño de ángulo fixo (xeralmente fixado preto do ángulo de latitude) tamén é unha opción moi eficiente nalgúns casos para aplicacións prácticas, xa que simplifica o proceso de instalación e aínda proporciona unha xeración de enerxía relativamente estable na maioría das condicións climáticas.
Altura superior óptima
No deseño dun sistema fotovoltaico na cuberta, a altura dos paneis fotovoltaicos (é dicir, a distancia entre os paneis fotovoltaicos e a cuberta) tamén é un factor importante que afecta á súa eficiencia de xeración de enerxía. Unha elevación axeitada mellora a ventilación dos paneis fotovoltaicos e reduce a acumulación de calor, mellorando así o rendemento térmico do sistema. Os estudos demostraron que cando se aumenta a distancia entre os paneis fotovoltaicos e a cuberta, o sistema é capaz de reducir eficazmente o aumento da temperatura e, polo tanto, mellorar a eficiencia.
Efecto de ventilación:
3. En ausencia dunha altura superior suficiente, os paneis fotovoltaicos poden sufrir un rendemento reducido debido á acumulación de calor. As temperaturas excesivas reducirán a eficiencia de conversión dos paneis fotovoltaicos e mesmo poden acurtar a súa vida útil.
4. Un aumento da altura dos separadores axuda a mellorar a circulación do aire debaixo dos paneis fotovoltaicos, o que reduce a temperatura do sistema e mantén unhas condicións de funcionamento óptimas.
Non obstante, un aumento na altura da instalación eléctrica tamén supón maiores custos de construción e máis espazo necesario. Polo tanto, a elección da altura da instalación eléctrica axeitada debe estar equilibrada segundo as condicións climáticas locais e o deseño específico do sistema fotovoltaico.
Experimentos e análise de datos
Estudos recentes identificaron algunhas solucións de deseño optimizadas experimentando con diferentes combinacións de ángulos de cuberta e alturas superiores. Ao simular e analizar datos reais de varias rexións, os investigadores concluíron:
5. ángulo de inclinación óptimo: en xeral, o ángulo de inclinación óptimo para un sistema fotovoltaico de tellado está dentro do rango de máis ou menos 15 graos da latitude local. Os axustes específicos optimízanse segundo os cambios estacionais.
6. Altura óptima da parte superior: para a maioría dos sistemas fotovoltaicos de cuberta, a altura óptima da parte superior está entre 10 e 20 centímetros. Unha elevación demasiado baixa pode provocar acumulación de calor, mentres que unha elevación demasiado alta pode aumentar os custos de instalación e mantemento.
Conclusión
Co avance continuo da tecnoloxía solar, como maximizar a eficiencia de xeración de enerxía dos sistemas fotovoltaicos converteuse nunha cuestión importante. O ángulo de inclinación e a altura da cuberta óptimos dos sistemas fotovoltaicos propostos no novo estudo proporcionan solucións de optimización teórica que axudan a mellorar aínda máis a eficiencia xeral dos sistemas fotovoltaicos. No futuro, co desenvolvemento do deseño intelixente e a tecnoloxía de big data, espérase que poidamos lograr unha utilización da enerxía fotovoltaica máis eficiente e económica mediante un deseño máis preciso e personalizado.
Data de publicación: 13 de febreiro de 2025