Изучение солнечных фотоэлектрических элементов

Ориентация солнечных панелей

Солнечный свет проходит путь от Солнца до Земли по прямой линии. Когда он достигает атмосферы, часть света преломляется, часть достигает Земли по прямой линии, а другая часть поглоща­ется атмосферой. Преломленный свет - это то, что обычно назы­вается диффузной радиацией или рассеянным светом. Та часть солнечного света, которая достигает поверхности Земли без рассеяния или поглощения, - это прямая радиация. Она наиболее интенсивная.

Солнечные панели производят электричество и в отсутствие прямого солнечного света. Поэтому даже при облачной погоде фотоэлектрическая система будет производить электричество. Однако наилучшие условия для генерации электроэнергии будут при ярком солнце и при ориентации панелей перпендикулярно солнечному свету. Для северного полушария панели должны быть ориентированы на юг, для южного - на север (табл. 1.4) [3].

Солнце двигается по небу с Востока на Запад. Положение Солнца на небосклоне определяется двумя координатами - склонением и азимутом (рис. 1.25). Склонение - это угол между ли­нией, соединяющей наблюдателя и Солнце, и горизонтальной по­верхностью. Азимут - это угол между направлением на Солнце

Рис. 1.25. Координаты, определяющие положение Солнца на небосклоне

На практике солнечные панели должны быть ориентированы под определенным углом к горизонтальной поверхности. Не­большие отклонения от этой ориентации не играют существен­ной роли, потому что в течение дня Солнце двигается по небу с Востока на Запад. Например, доля выработки энергии фотоэлек­трической системой при наклоне 45° для широты местности 52° северной широты: на запад - 78%; на юго-запад - 94%; на юг - 97%; на юго-восток - 94%; на восток - 78%.

Солнечные панели обычно располагаются на крыше или под­держивающей конструкции в фиксированном положении и не могут следить за положением Солнца в течение дня. Поэтому они не находятся под оптимальным углом (90°) в течение всего дня.

Угол между горизонтальной плоскостью и солнечной панелью называют углом наклона.

Вследствие движения Земли вокруг Солнца имеют место так­же сезонные вариации угла наклона. Зимой Солнце не достигает того же угла, что и летом. В идеале солнечные панели должны располагаться летом более горизонтально, чем зимой. Поэтому угол наклона для работы летом выбирается меньше, чем для ра­боты зимой. Если нет возможности менять угол наклона дважды в год, то панели должны располагаться под оптимальным углом, значение которого лежит где-то посередине между оптимальны­ми углами для лета и зимы. Для каждой широты есть свой опти­мальный угол наклона панелей. Только около экватора солнеч­ные панели должны располагаться горизонтально.

Для весны и осени оптимальный угол наклона солнечных па­нелей принимается равным значению широты местности, для зи­мы -к этому значению прибавляется 10-15 градусов, а летом - от этого значения отнимается 10-15 градусов. Небольшие откло­нения до 5 градусов от этого оптимума оказывают незначитель­ный эффект на производительность панелей. Различие в погод­ных условиях в большей степени влияет на выработку электриче­ства.

Для автономных систем оптимальный угол наклона солнеч­ных панелей зависит от месячного графика нагрузки: если в дан­ном месяце потребляется больше энергии, то угол наклона нужно выбирать оптимальным именно для этого месяца. Также нужно учитывать, какое есть затенение в течение дня. Например, если с восточной стороны стоит дерево, а с западной все чисто, то имеет смысл сместить ориентацию с точного юга на юго-запад.