Taastuvenergia kasvava ülemaailmse nõudluse tõttu on fotogalvaanilist (päikeseenergia) tehnoloogiat laialdaselt kasutatud puhta energia olulise komponendina. Ja see, kuidas optimeerida fotogalvaaniliste süsteemide jõudlust energiatõhususe parandamiseks nende paigaldamise ajal, on muutunud oluliseks küsimuseks teadlaste ja inseneride jaoks. Hiljutised uuringud on pakkunud välja optimaalsed kaldenurgad ja kõrguskõrgused katusele paigaldatavatele fotogalvaanilistele süsteemidele, pakkudes uusi ideid fotogalvaanilise energia tootmise efektiivsuse parandamiseks.
PV-süsteemide jõudlust mõjutavad tegurid
Katusele paigaldatava PV-süsteemi jõudlust mõjutavad mitmed tegurid, millest kõige olulisemad on päikesekiirguse nurk, ümbritseva õhu temperatuur, paigaldusnurk ja kõrgus merepinnast. Erinevate piirkondade valgustingimused, kliimamuutused ja katusekonstruktsioon mõjutavad kõik PV-paneelide energiatootmise efekti. Nende tegurite hulgas on PV-paneelide kaldenurk ja kõrgus lae all kaks olulist muutujat, mis otseselt mõjutavad nende valguse vastuvõtmist ja soojuse hajutamise efektiivsust.
Optimaalne kaldenurk
Uuringud on näidanud, et PV-süsteemi optimaalne kaldenurk ei sõltu mitte ainult geograafilisest asukohast ja hooajalistest kõikumistest, vaid on tihedalt seotud ka kohalike ilmastikutingimustega. Üldiselt peaks PV-paneelide kaldenurk olema kohaliku laiuskraadi lähedal, et tagada päikesekiirguse maksimaalne vastuvõtt. Optimaalset kaldenurka saab tavaliselt vastavalt aastaajale reguleerida, et see kohanduks erinevate hooajaliste valgusnurkadega.
Optimeerimine suvel ja talvel:
1. Suvel, kui päike asub seniidi lähedal, saab PV-paneelide kaldenurka vastavalt vähendada, et intensiivset otsest päikesevalgust paremini püüda.
2. Talvel on päikese nurk madalam ja kaldenurga asjakohane suurendamine tagab, et PV-paneelid saavad rohkem päikesevalgust.
Lisaks on leitud, et fikseeritud nurgaga disain (tavaliselt laiuskraadi lähedal) on mõnel juhul praktiliste rakenduste jaoks ka väga tõhus valik, kuna see lihtsustab paigaldamisprotsessi ja tagab siiski suhteliselt stabiilse energiatootmise enamikes kliimatingimustes.
Optimaalne pea kohal kõrgus
Katusele paigaldatava PV-süsteemi projekteerimisel on PV-paneelide kõrgus (st PV-paneelide ja katuse vaheline kaugus) samuti oluline tegur, mis mõjutab selle energiatootmise efektiivsust. Õige kõrgus parandab PV-paneelide ventilatsiooni ja vähendab soojuse akumuleerumist, parandades seeläbi süsteemi termilist jõudlust. Uuringud on näidanud, et kui PV-paneelide ja katuse vahelist kaugust suurendatakse, suudab süsteem tõhusalt vähendada temperatuuri tõusu ja seega parandada efektiivsust.
Ventilatsiooni efekt:
3. Piisava kõrguse puudumisel võib PV-paneelide jõudlus kuumenemise tõttu väheneda. Liigne temperatuur vähendab PV-paneelide muundamise efektiivsust ja võib isegi lühendada nende kasutusiga.
4. Paneelide kõrguse suurendamine aitab parandada õhuringlust PV-paneelide all, alandades süsteemi temperatuuri ja säilitades optimaalsed töötingimused.
Siiski tähendab suurem lae kõrgus ka kõrgemaid ehituskulusid ja suuremat ruumivajadust. Seetõttu tuleb sobiva lae kõrguse valimisel arvestada kohalike kliimatingimuste ja PV-süsteemi konkreetse konstruktsiooniga.
Katsed ja andmete analüüs
Hiljutised uuringud on tuvastanud optimeeritud disainilahendusi, katsetades katuse nurkade ja lae kõrguste erinevaid kombinatsioone. Simuleerides ja analüüsides tegelikke andmeid mitmest piirkonnast, jõudsid teadlased järeldusele:
5. optimaalne kaldenurk: üldiselt on katusele paigaldatava PV-süsteemi optimaalne kaldenurk kohaliku laiuskraadi pluss-miinus 15 kraadi piires. Konkreetsed kohandused optimeeritakse vastavalt aastaaegadele.
6. optimaalne kõrgus laest: enamiku katusele paigaldatavate PV-süsteemide puhul on optimaalne kõrgus laest 10–20 sentimeetrit. Liiga madal kõrgus võib põhjustada kuumenemist, samas kui liiga kõrge kõrgus võib suurendada paigaldus- ja hoolduskulusid.
Kokkuvõte
Päikeseenergia pideva arenguga on PV-süsteemide energiatootmise efektiivsuse maksimeerimine muutunud oluliseks küsimuseks. Uues uuringus välja pakutud katusele paigaldatavate PV-süsteemide optimaalne kaldenurk ja lae kõrgus pakuvad teoreetilisi optimeerimislahendusi, mis aitavad veelgi parandada PV-süsteemide üldist efektiivsust. Tulevikus, tänu intelligentse disaini ja suurandmete tehnoloogia arengule, eeldatakse, et suudame saavutada täpsema ja personaalsema disaini abil tõhusama ja säästlikuma PV-energia kasutamise.
Postituse aeg: 13. veebruar 2025