نحوه محاسبه زاویه پانل خورشیدی ایده آل بر اساس مکان و اهداف انرژی

محاسبه زاویه پانل خورشیدی ایده آل نیاز به تراز کردن دو عامل اصلی دارد:موقعیت جغرافیایی شما (عرض جغرافیایی)(که مسیر طبیعی خورشید را دیکته می کند) واولویت های انرژی شما(قوام سال ، خنک کننده تابستان یا گرمایش زمستان). در زیر یک چارچوب گام به گام و عملی برای محاسبه زاویه برای هر مکان و نمونه ها و ابزارهای دنیای واقعی برای ساده سازی دقت وجود دارد.

مرحله 1: عرض جغرافیایی مکان خود را مشخص کنید (بنیاد)

عرض جغرافیایی نقطه شروع برای همه محاسبات زاویه ای است ، زیرا تعیین می کند که خورشید در آسمان چقدر طلوع می کند. در اینجا نحوه یافتن آن آورده شده است:

 

جستجوی سریع: از Google Maps استفاده کنید (آدرس خود را جستجو کنید ، سپس روی "چه چیزی اینجاست؟" برای دیدن عرض جغرافیایی/طول جغرافیایی) یا وب سایت هایی مانند Latlong.net.

نمونه:

لس آنجلس ، ایالات متحده: 34 درجه N

برلین ، آلمان: 52 درجه N

سیدنی ، استرالیا: 34 درجه S (توجه: محاسبات نیمکره جنوبی آینه عرض جغرافیایی نیمکره شمالی را به عنوان یک عدد مثبت آینه می کند ، اما در صورت لزوم ترفندهای فصلی را تنظیم کنید).

 

قاعده کلیدی: مسیر خورشید متقارن در بالا/زیر استوا است ، بنابراین یک مکان 34 درجه S (سیدنی) از همان زوایای پایه با 34 درجه N (لس آنجلس) استفاده می کند ، فقط با تابستان/زمستان معکوس (دسامبر= تابستان ، ژوئن {4} زمستان).

مرحله 2: هدف انرژی خود را انتخاب کنید (فرمول عرض جغرافیایی را تنظیم کنید)

پس از عرض جغرافیایی خود ، آن را بر اساس اینکه آیا می خواهید تنظیم کنیدخروجی سال ، خنک کننده متمرکز بر تابستان یا گرمایش با محوریت زمستانیبشر برای 90 ٪ از پروژه های تجاری مسکونی و کوچک (ریل های ثابت ، ریل های قابل تنظیم یا به عنوان پایه ای برای سیستم های ردیابی) از فرمول کوه ثابت زیر استفاده کنید.

 

هدف انرژی	فرمول برای زاویه ایده آل (نیمکره شمالی)	فرمول نیمکره جنوبی (مبادله فصلی)	مثال در دنیای واقعی
حداکثر خروجی سال	عرض جغرافیایی	عرض جغرافیایی	برلین (52 درجه N): زاویه 52 درجه → تولید تابستان (ژوئن) و زمستان (دسامبر) تولید.
تابستانی متمرکز (خنک کننده)	LATITUDE - 10 درجه	Latitude - 10 درجه (تابستان=دسامبر -FEB)	لس آنجلس (34 درجه N): 34 درجه - 10 درجه= 24 درجه → تعداد بیشتری از خورشید را برای استفاده AC (ژوئن - AUG) ضبط می کند.
زمستان متمرکز (گرمایش)	LATITUDE + 10 درجه	Latitude + 10 درجه (زمستان =} ژوئن - AUG)	سیدنی (34 درجه S): 34 درجه + 10 درجه= 44 درجه → پانل های شیب بالاتر برای گرفتن آفتاب زمستانی کم (ژوئن - آگوست).

 

چرا این کار می کند:

 

آفتاب تابستان در زاویه های آسمان و پرتحرک بالاتر است (عرض جغرافیایی -10 درجه) اجازه می دهد تابلوها نور نیمه شب مستقیم تری بگیرند.

خورشید زمستانی زاویه های کمتری است (Latitude+10 درجه) "رسیدن به بالا" برای گرفتن نور خورشید که در غیر این صورت پانل ها را با زاویه کم عمق و ناکارآمد می زد.

مرحله 3: تنظیم دقیق برای آب و هوای محلی (برف ، باد ، سایه)

مکان و اهداف انرژی ، زاویه پایه را تنظیم می کنند اما آب و هوای محلی می تواند عملکرد را ایجاد یا از بین ببرد. برای این شرایط مشترک بیشتر تنظیم کنید:

A. مکانهای مستعد برف (به عنوان مثال ، مینیاپولیس ، 45 درجه N ؛ استکهلم ، 59 درجه N)

صادر کردن: ساخت برف باعث افزایش نور خورشید می شود و وزن خود را به ریل/پانل ها اضافه می کند.

تنظیم: 15 درجه را به زاویه پایه خود اضافه کنید (به جای 10 درجه برای تمرکز زمستانی).

نمونه: مینیاپولیس (هدف زمستانی: 45 درجه+ 10 درجه=55 درجه) → خوب به 45 درجه + 15 درجه=60 درجه.

چرا: یک زاویه 60 درجه اجازه می دهد تا برفی 2-3 برابر سریعتر از زاویه 55 درجه باشد و باعث کاهش خرابی و ساختاری روی ریل های سقف ثابت می شود.

B. مناطق بادگیر (به عنوان مثال ، میامی ، 26 درجه N ؛ توکیو ، 35 درجه N)

صادر کردن: زاویه های شیب دار باد بیشتری را به خود جلب می کنند و خطر بالایی را افزایش می دهند (به خصوص برای ریل های نصب شده در پشت بام).

تنظیم: 5-10 درجه را از زاویه پایه خود کم کنید (اولویت بندی ثبات بر روی زاویه آفتاب کامل).

نمونه: میامی (هدف تابستان: 26 درجه- 10 درجه=16 درجه) → خوب به 16 درجه- 5 درجه {{6} درجه.

جفت با: از براکت های سقف فلزی گیره یا کوههای سقف مسطح بالایی استفاده کنید تا ریل ها را ایمن کنید-این مقاومت در برابر باد بهتر از نصب های نفوذ پذیر است.

ج. سایتهای سایه دار (به عنوان مثال ، سیاتل ، 47 درجه N ؛ لندن ، 51 درجه N)

صادر کردن: درختان ، دودکش ها یا ساختمانهای بلند نور خورشید را مسدود می کنند (در تابستان بدتر از آن که برگها پر می شوند).

تنظیم:

برای سایه تابستانی: زاویه پایین 5 درجه (از سایه اشیاء بلند در هنگام ظهر جلوگیری می کند).

برای سایه زمستانی: زاویه 5 درجه را بالا ببرید (از سایه آفتاب کم از سازه های اطراف خودداری می کند).

نمونه: سیاتل (هدف در طول سال: 47 درجه) → Summer=47 درجه - 5 درجه {{4} درجه درجه (از سایه درخت جلوگیری می کند) ، زمستان= 47 درجه {{6} درجه= 52} درجه (از لبه سقف اجتناب می کند).

مرحله 4: برای ریل های قابل تنظیم/ردیابی (زوایای پویا) محاسبه کنید

اگر از ریل های قابل تنظیم یا ردیابی استفاده می کنید (ثابت نیست) ، "زاویه ایده آل" به صورت فصلی یا روزانه تغییر می کند. از این محاسبات ساده استفاده کنید:

A. ریل های قابل تنظیم (تنظیمات فصلی)

2-4 بار در سال (با Solstices/Equinoxes) را با استفاده از عرض جغرافیایی خود به عنوان پایه تنظیم کنید:

 

فصلی	زاویه نیمکره شمالی (هدف در طول سال)	زاویه نیمکره جنوبی (هدف در طول سال)	مثال (برلین ، 52 درجه N)
بهار (مار -مه)	LATITUDE - 5 درجه	Latitude - 5 درجه (سپتامبر -نه)	52 درجه - 5 درجه=47 درجه
تابستان (ژوئن - آگوست)	LATITUDE - 10 درجه	Latitude - 10 درجه (دسامبر -FEB)	52 درجه - 10 درجه=42 درجه
پاییز (سپتامبر -نوف)	عرض جغرافیایی	عرض جغرافیایی (مار -مه)	52 درجه
زمستان (دسامبر -فیش)	LATITUDE + 10 درجه	Latitude + 10 درجه (ژوئن - AUG)	52 درجه + 10 درجه=62 درجه

 

نوک طرفدار: از برنامه استفاده کنیدنقشه بردار خورشیدبرای تجسم مسیر خورشید در تاریخ های خاص (به عنوان مثال ، ژوئن21=Solstice تابستان) و تنظیمات زاویه خود را تأیید کنید.

B. ردیابی ریل (محاسبه خودکار)

شما نیازی به محاسبه دستی سیستم های ردیابی زاویه ای برای شما ندارند ، اما در اینجا نحوه کار آنها آورده شده است:

 

ردیابی تک محوری: زاویه شیب را به "زاویه پایه سال" خود (عرض جغرافیایی) برطرف می کند و به شرق-غرب می چرخد ​​تا مسیر روزانه خورشید را دنبال کند.

مثال: ققنوس (33 درجه N) → 33 درجه شیب ثابت + چرخش شرقی-غرب → 20-30 ٪ خروجی بیشتر از ریل های ثابت.

ردیابی دو محوره: هر دو شیب (شمال-جنوب ، فصلی) و چرخش (شرق-غرب ، روزانه) را تنظیم می کند تا پنل ها را عمود بر نور خورشید نگه دارد.

مثال: دبی (25 درجه N) → ردیابی محور دوتایی به طور خودکار از 15 درجه (تابستان) به 35 درجه (زمستان) → 30-40 ٪ از تولید بیشتر از ریل های ثابت تغییر می کند.

مرحله 5: با ابزارهای دقیق تأیید کنید (از کار خودداری کنید)

برای صحت (برای پروژه های بزرگ یا سایت های پیچیده بسیار مهم است) ، از این ابزارها برای بررسی محاسبات خود استفاده کنید:

1. ماشین حساب PvWatts NREL (رایگان ، آنلاین)

نحوه استفاده: آدرس ، نوع پانل و نوع نصب خود را وارد کنید (ثابت/قابل تنظیم).

خروجی: زاویه ایده آل سفارشی + خروجی انرژی تخمین زده شده (کیلووات ساعت در سال) برای آن زاویه.

پیوند: https://pvwatts.nrel.gov/

2. Pathfinder خورشیدی (دستگاه دستی)

نحوه استفاده: آن را در سایت نصب خود قرار دهید تا الگوهای سایه و قرار گرفتن در معرض آفتاب را برای زوایای مختلف نقشه برداری کنید.

خروجی: یک نمودار "مسیر آفتاب" فیزیکی که نشان می دهد کدام زاویه ها از سایه سال جلوگیری می کنند.

3. ارزیابی سایت حرفه ای

چه زمانی استفاده کنید: برای سقف های شیب دار ، پروژه های تجاری بزرگ یا سایت هایی با مشکلات سایه/باد پیچیده.

چه نصب کننده هایی انجام می دهند: از هواپیماهای بدون سرنشین ، تصویربرداری حرارتی و داده های آب و هوایی محلی برای محاسبه زاویه خاص سایت استفاده کنید (به عنوان مثال ، تنظیم شیب منحصر به فرد یک سقف یا آسمان خراش های اطراف).

گردش کار محاسبه مثال (سناریوی کامل)

بیایید یک مثال واقعی را طی کنیم تا همه آن را به هم گره بزنیم:

 

محل: شیکاگو ، ایالات متحده (41 درجه N Latitude ؛ زمستان های برفی ، تابستان گرم ، باد متوسط).

هدف انرژی: زمستان متمرکز (اولویت بندی گرمایش برای ماه دسامبر-فوریه).

مرحله 1: زاویه پایه=41 درجه + 10 درجه=51 درجه (فرمول تمرکز زمستانی).

مرحله 2: خوب برای برف=51 درجه + 5 درجه=56 درجه (برای کمک به اسلاید برف 5 درجه اضافه کنید).

مرحله 3: با حسابگر PVWatts → ورودی ها: شیکاگو ، زاویه 56 درجه ، ریل های سقف ثابت → خروجی: 18 ٪ بیشتر خروجی زمستانی در مقابل . 41 زاویه پایه درجه.

زاویه نهایی: 56 درجه (ریل ثابت) یا در زمستان/41 درجه در تابستان (ریل های قابل تنظیم) تا 61 درجه تنظیم کنید.

غذای اصلی برای محاسبه

ساده شروع کنید: از عرض جغرافیایی 10 درجه برای ریل های ثابت استفاده کنید-این کار برای اکثر پروژه های مسکونی.

هدف خود را اولویت بندی کنید: خنک کننده تابستانی=angle کم عمق ؛ گرمایش زمستانی=زاویه تندتر.

تنظیم آب و هوا: برف=Steeper ؛ باد=کم عمق ؛ سایه=برای جلوگیری از انسداد.

با ابزار تأیید کنید: از PVWATTS یا یک حرفه ای برای تأیید اشتباهات زاویه کوچک (5-10 درجه) استفاده کنید و می تواند 10 تا 15 ٪ بازده را کاهش دهد.

 

با دنبال کردن این چارچوب ، اطمینان حاصل می کنید که پانل های خورشیدی شما زاویه دار هستند تا تولید انرژی را به حداکثر برسانندشمامکان و نیازها-آیا شما صاحب خانه در تورنتو هستید یا مدیر پروژه برای یک مزرعه خورشیدی در آریزونا.