زاویه بهینه مناسب‌ترین شیبی است که در کل طول سال می‌توان برای نصب پنلها در نظر گرفت. مقدار انرژی تولید شدۀ پنلها در همۀ ایام سال ثابت نخواهد بود، اما تنظیم پنلها در زاویه بهینه میانگین انرژی دریافتی، ماکزیمم مقدار ممکن خواهد بود و از حداکثر پتانسیل پنل‌های سیستم فتوولتائیک استفاده می‌شود.
برای تعیین زوایای بهینه، محاسبات انجام گرفته در سخت‌ترین حالات ممکن انجام می‌شود به عنوان مثال بازه‌های دمایی، افت ولتاژ و توان، خطا‌های احتمالی و… همه در بدترین حالت ممکن در نظر گرفته می‌شود. از نرم‌افزار‌های مربوطه نظیر PVsyst در خصوص نصب درست پنلها در زوایای مناسب خود برای شهر‌های مختلف می‌توان استفاده کرد. باید در نظر داشت که شرایط نصب برای هر شهر و پنل و با توجه به ابعاد محل نصب نیروگاه و میزان سایه‌اندازی‌ها و … متفاوت است.
زاویه یک پنل خورشیدی به صورت زاویه بین صفحه پنل و سطح زمین تعریف می‌گردد. به این ترتیب زاویه یک پنل که به صورت کاملاً مسطح و افقی روی سطح زمین نصب شده باشد صفر و پنلی که سطح آن عمود بر سطح زمین باشد، دارای زاویه ۹۰ درجه می‌باشد.
همچنین زاویه تابش خورشید به صورت زاویه بین خط واصل فرضی بین مرکز زمین و مرکز خورشید و خط تراز افق تعریف می‌گردد. به این ترتیب زاویه تابش هنگام طلوع و غروب به ترتیب برابر صفر و ۱۸۰ درجه و هنگام ظهر روی خط استوا در روز اول فروردین و اول مهر برابر ۹۰ درجه می‌باشد.
واضح است که توان تولیدی پنل های فتوولتائیک وقتی به مقدار بیشینه خود می‌رسد که بیشینه تابش را دریافت کند و این مقدار در زاویه تابش عمود بر صفحه پنل اتفاق می‌افتد. پس اگر زاویه پنل را با PA و زاویه تابش خورشید را با SA نشان دهیم:
PA(Max) = 90° – SA(Max)
به طور کلی صفحات فتوولتائیک بیشترین دریافت را موقعی خواهند داشت که همراه با دنبال کننده های خورشیدی دو محوره (شمالی-جنوبی، شرقی-غربی) نصب شوند.
در عمل به دلیل هزینه بر بودن دنبال کننده های خورشیدی و نیاز آنها به تعمیر و نگهداری زیاد، استفاده از دنبال کننده های خورشیدی مقرون به صرفه نیست و عمدتا صفحات فتوولتائیک تحت زاویه ثابت و رو به سمت مشخصی نصب و مورد بهره برداری قرار میگیرند.
وقتی قرار است صفحات فتوولتائیک تحت زاویه ثابت و رو به سمت مشخصی نصب شوند نیاز است که از پیش مطالعات خاصی انجام و بهترین زاویه و سمت مشخص گردد.
زاویه نصب تابع موقعیت مکانی منطقه نصب و عرض جغرافیای آن منطقه است.
بطور معمول وقتی قرار است زاویه نصب ثابت باشد آنرا بصورت زیر محاسبه میکنند.
زاویه نصب پنل = عرض جغرافیایی * 0.9
نکته: برای کشورهایی مانند ایران که در نیم کره شمالی قرار دارند صورت صفحات فتوولتایک باید رو به جنوب باشد.
نکته: برای کشورهایی که در نیم کره جنوبی قرار دارند صورت صفحات فتوولتایک باید به رو شمال باشد.
در طول روز که خورشید از سمت شرق طول و در سمت غرب غروب می کند در صورتی که سامانه مجهز به دنبال کننده باشد صفحات فتوولتائیک این مسیر را دنبال خواهند کرد.
زاویه مناسب نصب پنل سیستم فتوولتائیک در نقاط مختلف جهان
در شکل زیر زاویه مناسب برای نصب پنل های خورشیدی سیستم فتوولتائیک در نقاط مختلف جهان بر اساس عرض جغرافیایی آورده شده است:
جدول زاویه بهینه سالیانه نصب پنل‌های خورشیدی در شهر‌های مختلف
جدول فوق مربوط به زاویه بهینه نصب پنل‌های خورشیدی در مراکز استان‌های کشور می‌باشد که توسط برنامه PVsyst محاسبه و مرتب شده است. این زاویه ممکن است برای شهر‌های مختلف استان متفاوت باشد. برای اطمینان از زاویه بهینه نصب پنل برای هر شهر باید اطلاعات مربوط به موقعیت جغرافیایی شهر مربوطه مورد بررسی قرار گیرد.
رویکردهای مختلف برای تنظیم زاویه پنل ها در سیستم های فتوولتائیک
-اگر سیستم وظیفه تأمین انرژی در تمام طول سال را داراست، رویکرد محتاطانه این است که زاویه پنل ها با مقدار زمستانی تنظیم گردد، چون به طور کلی انرژی تابشی دریافتی در زمستان به دلیل تعدد روزهای ابری و تابش مایل خورشید، کمتر از بقیه طول سال می باشد.
– ممکن است مکانی مانند یک ویلا در تمام طول سال
استفاده نشده و در یک دوره زمانی خاص مثلاً فقط در طول ۳ ماه تابستان
استفاده گردد که در این صورت، تنظیم زاویه پنلها با مقدار مناسب آن
دوره زمانی منطقی می باشد.
– اگر منطقه ای دارای روزهای ابری بسیار کم در طول زمستان باشد (مانند مناطق جنوبی کشور)، می توان رویکردی بین دو رویکرد فوق درنظر گرفت و پنل ها را با زاویه بهاری-پاییزی معادل میانگین دو مقدار تابستانی و زمستانی تنظیم نمود .
کاهش بهره وری پنل‌های خورشیدی در زوایای نصب غیر بهینه
زاویه نصب پنل خورشیدی در میزان توان تولیدی پنل سولار تاثیر بسیار مهمی دارد. توان تولیدی پنل سولار وقتی به مقدار بیشینه خود می رسد که بیشینه تابش را دریافت کند و این مقدار وقتی اتفاق می افتد که زاویه تابش عمود بر سطح پنل باشد.
توجه مهم: انحراف 5 درجه ای از زاویه بهینه قابل چشم پوشی است. مثلا اگر زاویه بهینه 30 درجه بود و نیروگاه در زاویه 25 درجه یا 35 درجه نصب شد حداکثر 0.2 درصد (نه 2 درصد) افت خواهد داشت نه بیشتر.
برای مشاهده مقالات و پروژه های بیشتر ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.
