زاویه پنل های خورشیدی

جهت گیری و زاویه پنل های خورشیدی در نیروگاه های فتوولتاییک از موارد بسیار مهمی است که در طراحی نیروگاه های خورشیدی باید به دقت انجام پذیرد. زاویه و جهت مناسب می تواند راندمان نیروگاه را در زمستان و تابستان، در سطح بالایی نگه دارد. توان تولیدی پنل خورشیدی زمانی به بیشترین مقدار خود میرسد که بیشترین مقدار تابش را دریافت کند و این مقدار زمانی اتفاق می افتد که زاویه تابش عمود بر سطح پنل باشد. سطح زمین پرتو های خورشید را به صورت عمود دریافت نمی کنند در نتیجه پنل های خورشیدی با توجه به موقعیت مکانی و زمانی تحت زاویه ی خاصی نصب شوند. در این گزارش سعی شده جهت گیری مناسب پنل های خورشیدی را به صورت کلی و زبان ساده توضیح داده شود.

زاویه بین صفحه پنل و سطح زمین با اصطلاح زاویه ی نصب پنل خورشیدی تعریف می گردد. طبق این تعریف زاویه یک پنل که به صورت مسطح و افقی روی سطح زمین نصب شده باشد صفر و پنلی که سطح آن عمود بر سطح زمین باشد، دارای زاویه ۹۰ درجه می باشد. زاویه ی بهینه ی هرنقطه و زمان در کره زمین متفاوت است .

در ایران با توجه دریافت تابش قابل ملاحظه ای از نور  خورشید با نصب استراکچر ثابت می توان به مقدار بازدهی مورد نیاز تا حدودی نزدیک شد. به همین دلیل با تنظیم پنل‌ها در زاویه بهینه به ماکزیم انرژی دریافتی رسید. چون از پایه های ثابت برای نصب پنل خورشیدی استفاده میگردد باید بدترین شرایط ممکن را در دریافت نور خورشید در نظر داشت و با توجه به آن زاویه ی پنل را محاسبه کرد. بدین صورت جهت صفحه  در تمامی ساعت های روز به گونه ای باشد که نسبت به زاوایای دیگر بیشترین نور را دریافت کند.  در ایران با توجه به جغرافیای متنوع مناسب ترین زاویه در جنوب با شمال در حدود چند درجه متفاوت است. اما میانگین زاویه نصب حدودا  درجه می باشد.

محاسبه زاویه پنل خورشیدی

جهت پنل های خورشیدی در نیمکره شمالی زمین به سمت جنوب و  در نیمکره جنوبی زمین به سمت شمال قرار می گیرد. در محاسبه این زاویه اگر زاویه پنل را با P و زاویه تابش خورشید را با S نشان بدهیم به صورت زیر است.

P= 90-S

زاویه تابش خورشید یعنی S معادله ی بالا، در هر نقطه متفاوت و قابل محاسبه است. مقدار S با توجه به زاویه ی انحراف زمین و عرض جغرافیایی بدست می آید. زاویه ی انحراف زمین نسبت به خورشید حدود 23.5 درجه است. و عرض جغرافیایی هر نقطه با توجه به فاصله اش از خط استوا بدست می آید. برای مثال تهران دارای عرض جغرافیایی 35.4 درجه شمالی می باشد. برای بدست آوردن ارتفاع خورشید از فرمول زیر استفاده می کنیم. در این فرمول عرض جغرافیاییرا با L  نشان می دهیم.

S= 90-L-23.5

برای  هرنقطه از کره ی زمین با دانستن عرض جغرافیایی میتوان زاویه تابش خورشید را محاسبه کرد و به نسبت بهترین زاویه ی برای نصب پنل را پیدا کرد.

جهت یابی اتوماتیک نور خورشید

برای دریافت بیشینه بازدهی در طول سال پنل خورشیدی باید با تغییر مسیر تابش خورشید زاویه پنل خورشیدی نیز تغییر کند. به همین دلیل از استراکچر های پنل خورشیدی متحرک استفاده می کنند. استراکچر متحرک به دو نوع استراکچر تک محوره و دو محوره تقسیم می شود. استراکچر تک محوره در یک جهت و دو محوره در دو جهت نور خورشید را دنبال می کنند. اغلب اوقات استفاده از استراکچر های متحرک توجیه اقتصادی ندارد و کمتر استفاده می شود.

نصب پنل خورشیدی