Met de groeiende wereldwijde vraag naar hernieuwbare energie wordt fotovoltaïsche (zonne-)technologie op grote schaal gebruikt als een belangrijk onderdeel van schone energie. Het optimaliseren van de prestaties van PV-systemen om de energie-efficiëntie tijdens de installatie te verbeteren, is een belangrijk onderwerp geworden voor onderzoekers en ingenieurs. Recente studies hebben optimale kantelhoeken en elevatiehoogtes voor PV-systemen op daken voorgesteld, wat nieuwe ideeën biedt voor het verbeteren van de efficiëntie van PV-energieopwekking.
Factoren die de prestaties van PV-systemen beïnvloeden
De prestaties van een PV-systeem op een dak worden beïnvloed door een aantal factoren, waarvan de belangrijkste de invalshoek van de zon, de omgevingstemperatuur, de montagehoek en de hoogte zijn. Lichtomstandigheden in verschillende regio's, klimaatverandering en de dakstructuur beïnvloeden allemaal de energieopwekking van PV-panelen. De kantelhoek en de hoogte van de panelen zijn twee belangrijke variabelen die direct van invloed zijn op de lichtopbrengst en warmteafvoer.
Optimale kantelhoek
Studies hebben aangetoond dat de optimale kantelhoek van een PV-systeem niet alleen afhangt van de geografische locatie en seizoensvariaties, maar ook nauw samenhangt met de lokale weersomstandigheden. Over het algemeen moet de kantelhoek van de PV-panelen dicht bij de lokale breedtegraad liggen om maximale ontvangst van zonnestraling te garanderen. De optimale kantelhoek kan meestal worden aangepast aan het seizoen om in te spelen op de verschillende lichtinvalshoeken van het seizoen.
Optimalisatie in zomer en winter:
1. In de zomer, wanneer de zon bijna op het zenit staat, kan de hellingshoek van de PV-panelen worden verlaagd om het intense, directe zonlicht beter te vangen.
2. In de winter staat de zon lager in de grond en door de hellingshoek te vergroten, ontvangen de zonnepanelen meer zonlicht.
Bovendien is gebleken dat een ontwerp met een vaste hoek (meestal vast in de buurt van de breedtegraad) in sommige gevallen ook een zeer efficiënte optie is voor praktische toepassingen, omdat het het installatieproces vereenvoudigt en toch onder de meeste klimatologische omstandigheden een relatief stabiele stroomopwekking oplevert.
Optimale bovenbouwhoogte
Bij het ontwerp van een PV-systeem op het dak is de hoogte van de panelen (d.w.z. de afstand tussen de panelen en het dak) ook een belangrijke factor die de efficiëntie van de energieopwekking beïnvloedt. Een goede hoogte verbetert de ventilatie van de panelen en vermindert warmteaccumulatie, wat de thermische prestaties van het systeem verbetert. Studies hebben aangetoond dat wanneer de afstand tussen de panelen en het dak wordt vergroot, het systeem de temperatuurstijging effectief kan verminderen en zo de efficiëntie kan verbeteren.
Ventilatie-effect:
3. Bij gebrek aan voldoende hoogte boven de panelen kunnen de prestaties van zonnepanelen afnemen door warmteontwikkeling. Hoge temperaturen verminderen de conversie-efficiëntie van de panelen en kunnen zelfs hun levensduur verkorten.
4. Door de stand-off hoogte te vergroten, verbetert u de luchtcirculatie onder de PV-panelen. Hierdoor daalt de systeemtemperatuur en blijven optimale bedrijfsomstandigheden behouden.
Een hogere plafondhoogte betekent echter ook hogere bouwkosten en meer ruimtebeslag. Daarom moet de keuze van de juiste plafondhoogte worden afgestemd op de lokale klimatologische omstandigheden en het specifieke ontwerp van het PV-systeem.
Experimenten en data-analyse
Recente studies hebben een aantal geoptimaliseerde ontwerpoplossingen geïdentificeerd door te experimenteren met verschillende combinaties van dakhellingen en plafondhoogtes. Door het simuleren en analyseren van feitelijke gegevens uit verschillende regio's, concludeerden de onderzoekers:
5. Optimale kantelhoek: over het algemeen ligt de optimale kantelhoek voor een PV-daksysteem binnen een bereik van plus of min 15 graden ten opzichte van de lokale breedtegraad. Specifieke aanpassingen worden geoptimaliseerd op basis van seizoensveranderingen.
6. Optimale plafondhoogte: voor de meeste PV-daksystemen ligt de optimale plafondhoogte tussen de 10 en 20 centimeter. Een te lage hoogte kan leiden tot warmteontwikkeling, terwijl een te hoge hoogte de installatie- en onderhoudskosten kan verhogen.
Conclusie
Met de voortdurende vooruitgang in zonnetechnologie is het maximaliseren van de energie-efficiëntie van PV-systemen een belangrijk vraagstuk geworden. De optimale kantelhoek en hoogte van PV-daksystemen, zoals voorgesteld in de nieuwe studie, bieden theoretische optimalisatieoplossingen die de algehele efficiëntie van PV-systemen verder helpen verbeteren. In de toekomst, met de ontwikkeling van intelligent ontwerp en big data-technologie, wordt verwacht dat we efficiënter en zuiniger PV-energiegebruik zullen bereiken door middel van een nauwkeuriger en persoonlijker ontwerp.
Geplaatst op: 13-02-2025