Pieaugot globālajam pieprasījumam pēc atjaunojamās enerģijas, fotoelektriskā (saules) tehnoloģija ir plaši izmantota kā svarīga tīras enerģijas sastāvdaļa. Un tas, kā optimizēt fotoelektrisko sistēmu veiktspēju, lai uzlabotu energoefektivitāti to uzstādīšanas laikā, ir kļuvis par svarīgu jautājumu pētniekiem un inženieriem. Jaunākie pētījumi ir ierosinājuši optimālus slīpuma leņķus un augstumus jumta fotoelektriskajām sistēmām, sniedzot jaunas idejas fotoelektriskās enerģijas ražošanas efektivitātes uzlabošanai.
Faktori, kas ietekmē PV sistēmu veiktspēju
Jumta fotoelektriskās sistēmas veiktspēju ietekmē vairāki faktori, no kuriem vissvarīgākie ir saules starojuma leņķis, apkārtējās vides temperatūra, montāžas leņķis un augstums virs jūras līmeņa. Apgaismojuma apstākļi dažādos reģionos, klimata pārmaiņas un jumta konstrukcija ietekmē fotoelektrisko paneļu enerģijas ražošanas efektu. Starp šiem faktoriem fotoelektrisko paneļu slīpuma leņķis un augstums virs jūras līmeņa ir divi svarīgi mainīgie lielumi, kas tieši ietekmē to gaismas uztveršanas un siltuma izkliedes efektivitāti.
Optimāls slīpuma leņķis
Pētījumi liecina, ka optimālais PV sistēmas slīpuma leņķis ir atkarīgs ne tikai no ģeogrāfiskās atrašanās vietas un sezonālām svārstībām, bet arī ir cieši saistīts ar vietējiem laika apstākļiem. Kopumā PV paneļu slīpuma leņķim jābūt tuvu vietējiem platuma grādiem, lai nodrošinātu maksimālu saules starojuma enerģijas uztveršanu. Optimālo slīpuma leņķi parasti var atbilstoši pielāgot gadalaikam, lai pielāgotos dažādiem sezonāliem gaismas leņķiem.
Optimizācija vasarā un ziemā:
1. Vasarā, kad saule atrodas tuvu zenītam, PV paneļu slīpuma leņķi var atbilstoši samazināt, lai labāk uztvertu intensīvo tiešo saules gaismu.
2. Ziemā saules leņķis ir zemāks, un atbilstoši palielinot slīpuma leņķi, tiek nodrošināts, ka PV paneļi saņem vairāk saules gaismas.
Turklāt ir konstatēts, ka fiksēta leņķa konstrukcija (parasti fiksēta tuvu platuma leņķim) dažos gadījumos ir arī ļoti efektīva iespēja praktiskiem pielietojumiem, jo tā vienkāršo uzstādīšanas procesu un joprojām nodrošina relatīvi stabilu enerģijas ražošanu lielākajā daļā klimatisko apstākļu.
Optimāls augstums virs galvas
Projektējot jumta fotoelektrisko sistēmu, svarīgs faktors, kas ietekmē elektroenerģijas ražošanas efektivitāti, ir arī fotoelektrisko paneļu augstums virs galvas (t. i., attālums starp fotoelektriskajiem paneļiem un jumtu). Pareizs augstums uzlabo fotoelektrisko paneļu ventilāciju un samazina siltuma uzkrāšanos, tādējādi uzlabojot sistēmas siltumtehnisko veiktspēju. Pētījumi liecina, ka, palielinot attālumu starp fotoelektriskajiem paneļiem un jumtu, sistēma spēj efektīvi samazināt temperatūras paaugstināšanos un tādējādi uzlabot efektivitāti.
Ventilācijas efekts:
3. Ja griestu augstums nav pietiekams, PV paneļu veiktspēja var samazināties siltuma uzkrāšanās dēļ. Pārmērīga temperatūra samazinās PV paneļu konversijas efektivitāti un var pat saīsināt to kalpošanas laiku.
4. Palielināts attālums starp paneļiem palīdz uzlabot gaisa cirkulāciju zem PV paneļiem, samazinot sistēmas temperatūru un uzturot optimālus darbības apstākļus.
Tomēr griestu augstuma palielināšana nozīmē arī augstākas būvniecības izmaksas un lielāku vietas nepieciešamību. Tāpēc atbilstoša griestu augstuma izvēlei jābūt līdzsvarotai atbilstoši vietējiem klimatiskajiem apstākļiem un fotoelektriskās sistēmas specifiskajai konstrukcijai.
Eksperimenti un datu analīze
Jaunākie pētījumi ir identificējuši dažus optimizētus dizaina risinājumus, eksperimentējot ar dažādām jumta leņķu un griestu augstumu kombinācijām. Simulējot un analizējot faktiskos datus no vairākiem reģioniem, pētnieki secināja:
5. optimālais slīpuma leņķis: kopumā jumta fotoelektriskās sistēmas optimālais slīpuma leņķis ir plus vai mīnus 15 grādu robežās no vietējā platuma. Konkrētas korekcijas tiek optimizētas atbilstoši sezonālām izmaiņām.
6. optimālais griestu augstums: lielākajai daļai jumta fotoelektrisko sistēmu optimālais griestu augstums ir no 10 līdz 20 centimetriem. Pārāk zems augstums var izraisīt siltuma uzkrāšanos, savukārt pārāk augsts augstums var palielināt uzstādīšanas un apkopes izmaksas.
Secinājums
Līdz ar saules tehnoloģiju nepārtrauktu attīstību, par svarīgu jautājumu ir kļuvis tas, kā maksimāli palielināt PV sistēmu enerģijas ražošanas efektivitāti. Jaunajā pētījumā piedāvātais jumta PV sistēmu optimālais slīpuma leņķis un griestu augstums sniedz teorētiskus optimizācijas risinājumus, kas palīdz vēl vairāk uzlabot PV sistēmu kopējo efektivitāti. Nākotnē, attīstoties inteliģentam projektēšanai un lielo datu tehnoloģijai, ir paredzams, ka mēs varēsim panākt efektīvāku un ekonomiskāku PV enerģijas izmantošanu, izmantojot precīzāku un personalizētāku projektēšanu.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 13. februāris