La hauteur du soleil au-dessus du calculateur d'horizon. Angle d'installation optimal des panneaux solaires pour une production d'énergie maximale dans les latitudes nordiques

Date d'ajout : 02.02.2015

Batterie solaire, un module photovoltaïque est une source d'électricité renouvelable qui convertit l'énergie lumineuse du soleil en électricité.

Les modules photovoltaïques sont largement utilisés comme sources d'énergie efficaces et respectueuses de l'environnement pour une variété d'utilisations. Tout d'abord, il s'agit de systèmes de réseau pour vendre de l'énergie au réseau général de la région via un onduleur de réseau (liaison réseau). Les modules photovoltaïques sont également utilisés comme sources d'énergie renouvelable dans les systèmes d'alimentation de secours et autonomes.

Angles d'orientation et d'installation des panneaux solaires.

L'installation des modules photovoltaïques s'effectue sur des structures spéciales qui assurent leur orientation optimale vers le soleil et une fixation fiable sur différents types de surfaces sur les sites d'installation : fondations au sol, toits en pente, toit plat ainsi que des surfaces verticales.

Pour performance maximum les modules photovoltaïques d'énergie doivent être montés de manière à ce que les rayons du soleil tombent sur surface de travail module à un angle de 90°. Répondre à cette exigence pour les installations solaires n'est possible qu'en utilisant des structures rotatives spéciales avec un système de suivi du soleil à deux axes - systèmes de suivi (voir ci-dessous). De telles installations solaires, en plus des avantages évidents de maximiser l'utilisation de l'énergie solaire, sont des appareils assez coûteux, consomment, quoique légèrement, mais constamment de l'énergie, nécessitent une grande surface d'installation par rapport aux structures fixes. Par conséquent, il existe généralement un compromis entre les performances du système et le coût de construction, et des structures principalement fixes sont utilisées dans les systèmes photovoltaïques.

Ces structures sont orientées vers le sud, avec des écarts mineurs d'azimut (voir schéma), et sont également installées avec un angle d'inclinaison fixe ou variable.

La performance énergétique d'un système photovoltaïque, en fonction de la structure de montage.

Angle optimal inclination panneaux solaires dépend de la latitude de la zone et peut également être modifiée en fonction du type d'optimisation de la production d'énergie à atteindre. Ainsi, elle peut être réduite de la valeur optimale si le système photovoltaïque fonctionne en été (optimum d'été), augmentée si le système photovoltaïque fonctionne principalement en automne. période hivernale, ou pris comme valeur moyenne si le système photovoltaïque est destiné à fonctionner toute l'année.

Formule simplifiée pour calculer l'angle d'inclinaison optimal des modules PV :

Si la latitude est jusqu'à 25°, multipliez la valeur numérique de la latitude par 0,87.
Si la latitude est comprise entre 25° et 50°, multipliez la valeur numérique de la latitude par 0,76, plus 3,1 degrés.

Le graphique ci-dessous montre l'effet des ajustements d'inclinaison sur les performances. La ligne turquoise montre la quantité d'énergie qui peut être reçue chaque jour si pose de panneaux solaires produit à un angle d'inclinaison optimal fixe. La ligne rouge montre la quantité d'énergie solaire qui peut être obtenue en ajustant l'angle d'inclinaison quatre fois par an. La ligne violette montre la quantité d'énergie solaire par jour si panneaux solairesÀ titre de comparaison, la ligne verte indique l'énergie que vous obtiendriez d'un système de suivi à deux axes qui oriente toujours les panneaux directement vers le soleil. Chiffres donnés pour 40° de latitude

Si la conception permet de changer l'angle des panneaux solaires, alors en changeant l'angle deux fois par an à une latitude comprise entre 25° et 50°, les chiffres suivants peuvent être acceptés : le meilleur angle pour l'été sera valeur numérique latitude multipliée par 0,93 moins 21 degrés. Le meilleur angle d'inclinaison pour l'hiver est la latitude fois 0,875 plus 19,2 degrés. Le moment optimal pour changer l'angle d'inclinaison pour la période estivale est le 30 mars, pour la période hivernale - le 12 septembre.

Latitude	coin d'été	coin d'hiver	% d'optimum (suivi 2 axes)
25°		41,1
30°		45,5
35°	11,6	49,8
40°	16,2	54,2
45°	20,9	58,6
50°	25,5	63,0

Lors du réglage de l'angle d'inclinaison des panneaux solaires quatre fois par an à une latitude comprise entre 25° et 50°, les meilleurs angles d'inclinaison sont :

pour l'été, multipliez la valeur numérique de la latitude par 0,92 et soustrayez 24,3 degrés.
pour le printemps et l'automne, multipliez la valeur numérique de la latitude par 0,98 et soustrayez 2,3 degrés.
pour l'hiver, multipliez la valeur numérique de la latitude par 0,89 et ajoutez 24 degrés.

Latitude	coin d'été	Printemps/ coin d'automne	coin d'hiver
25°		22,2	46,3
30°		27,1	50,7
35°		32,0	55,2
40°	12,5	36,9	59,6
45°	17,1	41,8	64,1
50°	21,7	46,7	68,5

Le moment optimal pour changer l'angle d'inclinaison pour la période estivale est le 18 avril à période d'automne- 24 août, pour la période hivernale - 7 octobre, pour la période printanière - 5 mars.

En hiver, des panneaux solaires coin d'hiver tilt, sera orienté assez efficacement, captant de 81 à 88% de l'énergie par rapport au système tracker. Cet angle d'inclinaison est bonne décision dans les endroits où la charge est plus importante en hiver qu'en été. Au printemps, été et automne, l'efficacité sera moindre (74-75% au printemps/automne, et 68-74% en été), car durant ces saisons le soleil passe une grande partie du ciel, et le fixe panneau ne peut pas le capturer à des angles, approchant 90 °, une partie importante de la journée. C'est exactement la période de l'année pendant laquelle les systèmes de suivi des trackers donnent le plus d'effet.

Notez qu'en hiver, l'angle est d'environ 5° plus raide que ce qui est habituellement recommandé. La raison en est qu'en heure d'hiver, la majeure partie de l'énergie solaire se produit à midi, les modules PV doivent donc être orientés presque directement vers le soleil à midi. L'angle est affiné pour obtenir l'énergie la plus complète tout au long de la journée.

Si la conception des systèmes photovoltaïques vous permet d'ajuster l'angle d'inclinaison tous les mois, alors de telles valeurs sont prises pour calculer sa valeur à la latitude L.

De l'équinoxe de printemps à l'équinoxe d'automne –

l'angle est (L-5°) le 3 avril et le 9 septembre (y compris les 2 prochaines semaines de différence)
l'angle est (L-10°) le 17 avril et le 26 août (y compris les 2 prochaines semaines de différence)
l'angle est (L-15°) le 1er mai et le 12 août (y compris les 2 prochaines semaines de différence)
l'angle est (L-20°) le 22 mai et le 22 juillet (y compris les 2 prochaines semaines de différence)
l'angle est (L-23,5°) le 22 juin (solstice d'été)

De l'équinoxe d'automne à l'équinoxe de printemps–

l'angle est égal à la latitude L les 22 mars et 22 septembre (équinoxe)
l'angle est (L +5°), les 6 octobre et 7 mars (y compris les 2 prochaines semaines de différence)
l'angle est (L +10°) le 19 octobre et le 22 février (y compris les 2 prochaines semaines de différence)
l'angle est (L +15°), les 3 novembre et 8 février (y compris les 2 prochaines semaines de différence)
l'angle est (L +20°) le 23 novembre et le 23 janvier (y compris les 2 prochaines semaines de différence)
l'angle est (L +23,5°) le 22 décembre (solstice d'hiver)

Les angles d'inclinaison pour certaines latitudes, selon la période de l'année, sont présentés dans le graphique

Lors de la disposition des structures de panneaux solaires sur plusieurs rangées, en plus de l'orientation et de l'angle d'inclinaison corrects, il est très important de choisir la bonne distance entre les rangées afin qu'il n'y ait pas d'ombrage mutuel de la surface des modules. Pour la bande médiane, à un angle d'inclinaison fixe optimal, une formule simple est souvent utilisée d = 3w, où d est la distance entre les rangées et w est la hauteur du panneau à l'angle d'inclinaison optimal.

A des angles de pente proches de 30°, le taux d'utilisation du site pour l'installation photovoltaïque est de 33 %. Les données présentées sont des aperçus généraux, recueillis auprès de différentes sources, et diffèrent légèrement en valeur, car ils ont été calculés à l'aide de méthodes différentes. En général, leur tâche est de donner une idée du fonctionnement optimal d'un système photovoltaïque, en fonction de l'orientation et de l'angle d'inclinaison des panneaux solaires.

Types de structures pour l'installation de panneaux solaires.

Structures pour montage au sol de panneaux solaires .

Pour les panneaux solaires au sol, les structures sont constituées de profilés en fer galvanisé ou en aluminium, assemblés en une seule structure pour le montage d'un ou d'un groupe de plusieurs modules dans un plan vertical ou horizontal. De telles structures sont souvent installées sur une fondation en béton.

En plus des structures fixes pour l'installation de modules photovoltaïques au sol, il existe également des structures pouvant être tournées dans un ou deux plans pour les systèmes de suivi des systèmes d'orientation sun-tracker. L'utilisation de trackers permet d'orienter plus efficacement la surface active des panneaux solaires et d'augmenter considérablement l'efficacité énergétique par rapport à un placement fixe sur des structures métalliques fixes - jusqu'à 30 - 40%.

Les trackers sont fabriqués en profilés d'acier inoxydable et d'aluminium.

Le rapport coût/efficacité des trackers détermine la puissance optimale des photomodules placés dessus, qui peut aller de quelques kilowatts à une dizaine de kilowatts.

Structures pour l'installation de panneaux solaires sur les toits.

Pour le montage de modules photovoltaïques sur des toits plats utiliser des structures en profilés d'aluminium avec des éléments porteurs en en acier inoxydable. Sur de telles structures, les panneaux sont montés en un ou plusieurs niveaux, orientés dans un plan horizontal ou vertical.

Sur les toits en pente orientés au sud en azimut et angle d'inclinaison proches de l'optimal, les panneaux solaires sont montés sur des profilés aluminium fixés sur des éléments porteurs dans/sur le toit.

Structures mobiles pour panneaux solaires

Les structures pour modules photovoltaïques à usage mobile doivent être capables de tourner rapidement et d'orienter les modules sur le soleil, ainsi que d'être suffisamment compactes pour le transport. Ils sont constitués d'un profilé en aluminium, avec des fixations en acier inoxydable, à l'aide de nœuds rotatifs qui vous permettent de modifier la géométrie de la structure et l'orientation de l'ensemble du système, ou des éléments individuels.

Ces structures sont soumises à certaines restrictions liées aux caractéristiques de poids et de taille de l'ensemble du système, ainsi qu'aux conditions de son transport et de sa mise en état de fonctionnement.

Ainsi, comme indiqué ci-dessus, les performances des systèmes photovoltaïques dépendent directement de la qualité de l'installation des panneaux solaires et de la sélection de leurs conceptions. La sélection et le calcul de conception pour un système photovoltaïque sont les mêmes élément important pour en tirer le maximum d'énergie, ainsi que d'autres éléments du système - modules photovoltaïques et onduleurs.

Veuillez activer Javascript pour voir les commentaires.

Les panneaux solaires fonctionnent plus efficacement lorsqu'ils sont dirigés vers le soleil et que leur surface est perpendiculaire aux rayons du soleil. Comment déterminer la position dans laquelle ils produiront quantité maximaleénergie par jour ?

Le soleil se déplace dans le ciel d'est en ouest. La position du Soleil dans le ciel est déterminée par 2 coordonnées - la déclinaison et l'azimut. La déclinaison est l'angle entre la ligne reliant l'observateur au Soleil et une surface horizontale. L'azimut est l'angle entre la direction du soleil et la direction du sud (voir figure de droite).

D'une manière générale, il n'y a que trois options pour augmenter l'exposition d'un panneau solaire à la lumière directe du soleil :

Installation sur une structure fixe à un angle optimal
Installation sur un tracker à deux axes (une plaque tournante qui peut tourner derrière le soleil dans deux plans)
Installation sur un tracker mono-axe (la plateforme ne peut changer qu'un seul axe, le plus souvent celui qui est responsable de l'inclinaison)

Les options #2 et #3 ont leurs avantages (augmentation significative de la durée de vie de la batterie solaire et une certaine augmentation de la production d'électricité), mais il y a aussi des inconvénients : prix plus élevé, fiabilité réduite du système en raison de l'introduction de pièces mobiles, nécessité d'une maintenance supplémentaire, etc. .P.). Nous examinerons la possibilité d'utiliser des trackers dans un article séparé, mais pour l'instant nous ne parlerons que de l'option n ° 1 - une structure fixe ou une structure fixe avec un angle d'inclinaison variable.

Les panneaux solaires sont généralement placés sur un toit ou une structure de support dans une position fixe et ne peuvent pas suivre la position du soleil pendant la journée. Par conséquent, les panneaux solaires ne sont généralement pas à l'angle optimal (90 degrés par rapport au soleil) tout au long de la journée. L'angle entre le plan horizontal et le panneau solaire est communément appelé angle d'inclinaison.

En raison du mouvement de la Terre autour du Soleil, il existe également des variations saisonnières. En hiver, le soleil n'atteint pas le même angle qu'en été. Idéalement, les panneaux solaires devraient être plus horizontaux en été qu'en hiver. Par conséquent, l'angle d'inclinaison pour le travail en été est moins choisi que pour le travail en hiver. S'il n'est pas possible de modifier l'angle d'inclinaison deux fois par an, les panneaux doivent être situés à l'angle optimal, dont la valeur se situe quelque part au milieu entre les angles optimaux pour l'été et l'hiver. Chaque latitude a son propre angle optimal d'inclinaison des panneaux. Ce n'est que pour les zones proches de l'équateur que les panneaux solaires doivent être placés presque horizontalement (mais même là, ils sont légèrement inclinés pour permettre à la pluie d'éliminer la saleté du panneau solaire).

Angles d'inclinaison optimaux pour différentes latitudes

Habituellement pour le printemps et l'automne, l'angle d'inclinaison optimal est pris égal à la valeur de la latitude de la zone. Pour l'hiver, 10-15 degrés sont ajoutés à cette valeur et 10-15 degrés sont soustraits de cette valeur en été. Par conséquent, il est généralement recommandé de changer l'angle d'inclinaison de "l'été" à "l'hiver" deux fois par an. Si cela n'est pas possible, l'angle d'inclinaison est choisi approximativement égal à la latitude de la zone. De plus, l'angle d'inclinaison dépend également de la latitude de la zone. Voir tableau à droite.

Perte de puissance due à la réflexion (en pourcentage de la direction perpendiculaire par module)

De petits écarts jusqu'à 5 degrés par rapport à cet optimum ont peu d'effet sur les performances du module. La différence des conditions météorologiques a un effet plus important sur la production d'électricité. Pour systèmes autonomes l'angle d'inclinaison optimal dépend du programme de charge mensuel, c'est-à-dire si plus d'énergie est consommée au cours d'un mois donné, l'angle d'inclinaison doit être choisi optimal pour ce mois particulier. De plus, vous devez tenir compte du type d'ombrage qu'il y a pendant la journée. Par exemple, si vous avez un arbre du côté est et que tout est clair du côté ouest, il est probablement logique de déplacer l'orientation du sud exact au sud-ouest.

Exemple 1

Par exemple, en été, l'angle d'inclinaison optimal est de 30 à 40 degrés et en hiver - plus de 70, selon la latitude de la région. Au printemps et en automne, l'angle d'inclinaison a une valeur moyenne entre la valeur de l'angle pour l'été et l'hiver. Pour les systèmes autonomes, l'angle d'inclinaison optimal dépend du programme de charge mensuel, c'est-à-dire que si plus d'énergie est consommée au cours d'un mois donné, l'angle d'inclinaison doit être choisi optimal pour ce mois particulier.

L'angle d'inclinaison optimal pour une latitude de 52 degrés (N) pour les systèmes connectés au réseau est de 36 degrés. Cependant, pour un système autonome avec une demande d'énergie à peu près égale tout au long de l'année, l'angle d'inclinaison optimal serait d'environ 65 à 70 degrés.

Exemple 2

Pourcentage de production d'énergie photovoltaïque à une pente de 45 degrés, pour une latitude de zone de 52 degrés de latitude nord.

Ouest	sud-ouest	sud	sud-est	Est
78%	94%	97%	94%	78%

Le rendement est maximum (100%) lorsque les panneaux sont à un angle de 36 degrés et orientés vers le sud. Comme on peut le voir sur le tableau, la différence entre les directions vers le sud, le sud-est et le sud-ouest est insignifiante.

La dépendance de la production de panneaux solaires à la direction du Soleil

Calcul de la quantité d'énergie solaire reçue par les panneaux solaires lors de leur chute rayons de soleilà un angle autre que 90°, considérons l'exemple suivant :
Exemple: les panneaux solaires sont orientés vers le sud, sans inclinaison longitudinale. Le soleil brille du sud-est. Une ligne tracée perpendiculairement entre les panneaux solaires et la direction du Soleil a un angle égal à 360/8=45 degrés. Largeur d'un faisceau incident radiation solaire sera égal à tan (|90-45|) / sin (|90-45|) = 1,41, et la quantité d'énergie solaire reçue par les panneaux solaires sera égale à 1/1,41=71 % de la puissance qui serait reçu si le soleil brillait directement du sud.

Un bon article décrivant des tests expérimentaux de production de panneaux solaires installés à différents angles - l'effet du nettoyage des panneaux solaires installés à différents angles de la neige y est également pris en compte.

Comme toujours, si vous rencontrez des difficultés lors de la sélection de panneaux solaires, d'onduleurs de réseau pour votre centrale solaire, ou si vous avez besoin d'aide pour l'installation - veuillez nous contacter, nos ingénieurs pourront vous proposer Meilleure option. Nous opérons sur le marché des batteries solaires depuis plus de 15 ans, période au cours de laquelle nous avons accumulé bonne expérience et nous vous aiderons avec plaisir.

Batteries solaires (panneaux) - modernes et écologiques source hors ligneénergie. Les panneaux solaires combinent plusieurs cellules solaires qui convertissent l'énergie du soleil en électricité. À ce jour, les développements dans ce domaine ont permis de faire des panneaux solaires la source d'énergie la plus efficace et la plus abordable, ce qui est très important face à la hausse régulière des prix de l'électricité.

Tout ce que vous devez savoir lors de la planification de votre installation, lisez cet article.

Calcul de la puissance requise des panneaux solaires

Pour déterminer la capacité des panneaux solaires, vous devez déterminer la consommation d'énergie moyenne des vôtres (par exemple, sur les factures d'électricité), puis décider du pourcentage de cette quantité que vous souhaitez compenser en utilisant des sources d'énergie alternatives.

Disons que vous consommez 300 kWh d'électricité par mois. On peut supposer que des panneaux solaires d'une capacité de 1 kW produisent en moyenne 1300 kWh par an. (environ 110 kWh par mois). Si le calcul est fait pour l'été, on considère que le panneau délivre sa puissance nominale 6 heures par jour (un panneau solaire de 250 W générera 250-6 = 1500 Wh par jour, à condition que le temps soit ensoleillé).

Puis pour indemnisation complète vous devez installer des panneaux de 3 kW (12 panneaux de 250 W, 1,65 m² chacun).

S'il n'est pas possible d'installer 12 panneaux à la fois, vous pouvez en mettre la moitié, puis en ajouter. L'équipement n'a pas besoin d'être changé.

Système de placement des panneaux

1. Les panneaux solaires doivent être placés à l'endroit le plus éclairé. Assurez-vous que les bâtiments ou les arbres voisins ne les ombragent pas. Les endroits les plus optimaux pour l'installation sont les toits et les murs des bâtiments. Il est possible d'installer des panneaux solaires sur des supports spéciaux directement sur le terrain.

2. Pour obtenir une production de puissance maximale, il est important de maintenir l'inclinaison et l'azimut requis. Dans l'hémisphère nord, l'azimut optimal est de 180 degrés (strictement sud). L'angle d'inclinaison optimal du panneau solaire pour une installation fixe est égal à la latitude géographique, pour Saint-Pétersbourg 60 gr. (0 gr. - horizontalement, 90 gr. - verticalement). Lors de l'installation de panneaux avec la possibilité de modifier l'angle d'inclinaison en été, il doit être augmenté et en hiver, l'angle doit être réduit de 12 degrés. Ainsi, pour Saint-Pétersbourg, nous avons 48 gr. en été et 72 gr. en hiver. La dépendance de la production d'énergie à l'angle d'inclinaison et à l'azimut peut être visualisée dans le calculateur en ligne.

3. En hiver, la neige tombant à la surface des panneaux solaires réduira la production d'électricité à zéro, il est donc extrêmement important de donner accès aux panneaux pour les nettoyer, ou d'installer des modules solaires à un angle proche de 90 degrés, par exemple, sur le mur d'un immeuble.

4. Mise en place un grand nombre panneaux solaires sur une surface plane à l'aide de consoles inclinées sur plusieurs rangées, il est nécessaire de maintenir la distance entre les rangées afin d'éviter d'ombrager les modules solaires entre eux. La distance entre les rangées doit être prise au moins 1,7 fois la hauteur de la rangée.

5. Le dispositif de la batterie solaire permet un montage sur n'importe quelle surface et ne nécessite pas l'achat de fixations spécialisées et coûteuses. Le profil en aluminium de chaque module a des trous de montage et ne limite pas les options de surfaces de montage.

Types de panneaux solaires

La composition et la conception de la batterie solaire, ses éléments déterminent l'efficacité de la production d'énergie par le produit fini. Actuellement, les panneaux solaires à base de silicium (batteries à couches minces c-Si, mc-Si et silicium), le tellurure de cadmium CdTe, le composé cuivre-indium (gallium)-sélénium Cu(InGa)Se2, ainsi que les batteries de concentration à base de gallium arséniure (GaAs). Une brève description de chacun d'eux sera donnée ci-dessous.

Panneaux solaires à base de silicium. Les batteries solaires à base de silicium (SB) représentent actuellement environ 85 % de tous les panneaux solaires produits. Il existe deux principaux types de silicium SB - à base de silicium monocristallin (Si cristallin, c-Si) et à base de multicristallin (Si multicristallin, mc-Si) ou polycristallin.

L'efficacité des panneaux solaires en silicium monocristallin est généralement de 19 à 22 %. Il n'y a pas si longtemps, Panasonic annonçait le démarrage de la production industrielle de SB avec un rendement de 24,5% (ce qui est très proche de la valeur maximale théoriquement possible de ~30%).

De telles imperfections dans la structure cristalline (défauts) entraînent une diminution de l'efficacité - les valeurs typiques de l'efficacité du SB de mc-Si sont de 14 à 18%. La diminution de l'efficacité de ces SB est compensée par leur prix inférieur, de sorte que le prix par watt d'électricité produit est approximativement le même pour les panneaux solaires c-Si et mc-Si.

J panneaux solaires à film onc. Ces éléments sont une hétérostructure de couches minces de p-CdTe / n-CdS (épaisseur totale 2-8 µm) déposées sur un substrat de verre (base). L'efficacité des cellules photovoltaïques modernes de ce type est de 15 à 17%. Le principal (et en fait le seul) fabricant de CB à base de tellurure de cadmium est la société américaine FirstSolar, qui occupe 4 à 5% de l'ensemble du marché.

modules solaires à concentrateur. Les modules solaires les plus avancés et les plus chers ont aujourd'hui un rendement de conversion photovoltaïque pouvant atteindre 44 %. Ce sont des structures multicouches de différents semi-conducteurs successivement développés les uns sur les autres couche par couche.

À l'heure actuelle, il est économiquement justifié d'utiliser des modules solaires à concentrateur aussi coûteux uniquement dans les pays et régions du globe où toute l'année Il y a beaucoup de lumière directe du soleil.

Réparation / remplacement / entretien

En cas de dysfonctionnement pendant la période de garantie, l'entreprise doit remplacer l'équipement ou éliminer le dysfonctionnement à ses propres frais. Une fois la période de garantie expirée, vous pouvez utiliser le service après-garantie pour les systèmes installés par les ingénieurs d'une entreprise particulière. Selon les souhaits du client, ils peuvent proposer à la fois une simple extension de garantie pour certains types d'équipements, et un service complet du système, qu'il s'agisse d'une source Alimentation sans interruption ou une centrale solaire.

La maintenance post-garantie de votre système par des spécialistes peut inclure :

Extension de garantie pour certains typeséquipement;

Visites mensuelles ou trimestrielles de spécialistes de l'établissement pour le suivi et la mise en place des équipements ;

Consultation 24 heures sur 24, en cas de dysfonctionnements ou de visites imprévues de spécialistes.

Installation

Lors de l'achat de produits, vous obtenez des schémas de câblage et des instructions détaillés, et vous pouvez installer des alimentations sans interruption et des panneaux solaires de vos propres mains. Mais si vous ne souhaitez pas vous occuper de l'installation et de la configuration des systèmes ou si vous ne l'avez jamais fait auparavant, confiez ce travail à des professionnels.

Des spécialistes se rendent sur le site et effectuent l'installation et la mise en service des équipements en peu de temps. En moyenne, l'installation d'une centrale solaire prend de un à quatre jours, selon la complexité du système, et une alimentation sans coupure est installée en un à deux jours.

L'installation des modules solaires se déroule selon un schéma pré-approuvé, et tous les composants du système ; les batteries, les contrôleurs de charge et les convertisseurs sont installés dans un endroit pratique et accessible pour vous. La centrale électrique est facile à entretenir. Les batteries solaires ont une surface lisse en verre spécial, qui empêche la neige et la poussière de s'accumuler. Les piles utilisées pour systèmes solaires, non entretenus et ont une durée de vie allant jusqu'à 10 ans.

Coûts / retour sur investissement

Prenons un exemple, une batterie solaire faisant partie d'une centrale électrique moyenne d'une puissance de 180W coûte au consommateur en moyenne 13 500 roubles ou 75 roubles / Watt, et génère 246 kWh / an, sous les latitudes de la région du Nord-Ouest. Nous prenons le coût de l'électricité à un tarif pour les maisons de campagne de 2,98 roubles / kWh, nous obtenons une période de récupération des panneaux solaires d'environ 18 ans.

À première vue, il semble que ce soit très long, mais n'oubliez pas que le dispositif de batterie solaire vous permet de faire fonctionner le produit pendant plus de 25 ans, et le calcul a été fait pour le nord de Saint-Pétersbourg et le soleil de Sotchi, par exemple, la période de récupération ne dépassera pas 14 ans.

Conclusion

En conclusion, il convient de dire que la planète Terre tire le principal avantage de l'utilisation de panneaux solaires, car l'énergie solaire est une source d'énergie entièrement renouvelable et respectueuse de l'environnement et ne nuit pas à l'environnement. Et si vous avez réfléchi au rapport entre la croissance démographique et la quantité de ressources naturelles, vous comprenez certainement la contribution de l'énergie solaire à la préservation de la vie sur la planète.

Il est nécessaire d'aborder correctement le calcul de ces paramètres qu'une personne peut influencer. L'un d'entre eux est l'angle d'inclinaison des panneaux solaires, et notre article vous aidera à le choisir afin de maximiser le rendement de votre centrale solaire.
En fait, la production d'électricité par les cellules solaires photovoltaïques est principalement influencée par des facteurs indépendants de la volonté humaine, tels que les conditions météorologiques et le nombre de jours ensoleillés par an. Meilleures conditions pour produire de l'électricité sera en plein soleil et lorsque les panneaux sont orientés perpendiculairement lumière du soleil(bien que, même par temps nuageux, les panneaux solaires produiront de l'électricité).
Par conséquent, notre tâche consiste à déterminer la position des panneaux solaires dans laquelle ils seront éclairés par le soleil "direct" pendant la durée maximale de la journée.

De manière générale, nous n'avons que trois options :

Installation de panneaux solaires sur une structure fixe
Installation sur un tracker à deux axes (une plaque tournante qui peut tourner derrière le soleil dans deux plans)
Installation sur un tracker mono-axe (la plateforme ne peut changer qu'un seul axe, le plus souvent celui qui est responsable de l'inclinaison)

Les options #2 et #3 ont leurs avantages (augmentation significative de la production), mais il y a aussi des inconvénients (prix plus élevé, besoin d'espace supplémentaire, etc.). Nous examinerons la possibilité d'utiliser des trackers dans un article séparé, mais pour l'instant nous ne parlerons que de l'option n ° 1 - une structure fixe ou une structure fixe avec un angle d'inclinaison variable.

Voyons pourquoi vous devez modifier l'inclinaison des panneaux solaires. Premièrement Le soleil change de position dans le ciel tout au long de la journée. En plus de cela, il y a aussi Deuxièmement» - le soleil change de position dans le ciel selon la période de l'année. À chaque saison, la position du Soleil est différente, donc idéalement, pour chaque saison, son propre angle d'inclinaison est sélectionné. Par exemple, en été, l'angle d'inclinaison optimal est de 30 à 40 degrés et en hiver, de plus de 70 degrés, en fonction de la latitude de la zone (Fig. 1). Au printemps et en automne, l'angle d'inclinaison a une valeur moyenne entre la valeur de l'angle pour l'été et l'hiver. Pour les systèmes autonomes, l'angle d'inclinaison optimal dépend du programme de charge mensuel, c'est-à-dire que si plus d'énergie est consommée au cours d'un mois donné, l'angle d'inclinaison doit être choisi optimal pour ce mois particulier.

Angles d'inclinaison optimaux des panneaux solaires pour différentes latitudes :

La dépendance de la production d'électricité par des panneaux solaires d'une puissance de 1 kW à une latitude de 37,3° sur l'angle d'inclinaison et d'orientation :

On peut voir sur le tableau que le rendement optimal tout au long de l'année est une pente du panneau de 45° vers le sud, et ce faisant, vous pouvez estimer les pertes si vous allez positionner votre centrale solaire avec une déviation.

Le calcul de la quantité d'énergie solaire reçue par les panneaux solaires lorsque les rayons du soleil tombent sous un angle autre que 90°, considérons l'exemple suivant :
Exemple 1: les panneaux solaires sont orientés vers le sud, sans inclinaison longitudinale. Le soleil brille du sud-est. Une ligne tracée perpendiculairement entre les panneaux solaires et la direction du Soleil a un angle égal à 360/8=45 degrés. La largeur d'un faisceau de rayonnement solaire incident sera égale à tan (|90-45|) / sin (|90-45|) = 1,41, et la quantité d'énergie solaire reçue par les panneaux solaires sera égale à 1/1,41 =71% de la puissance qui aurait été obtenue si le Soleil brillait du sud. (Fig. 3)

S'il n'est pas possible de régler l'angle d'inclinaison, les panneaux solaires doivent être situés à l'angle optimal, dont la valeur est souvent prise égale à la latitude de la zone. Chaque latitude a son propre angle d'inclinaison des modules photovoltaïques. De petits écarts allant jusqu'à 5 degrés par rapport à cet optimum ont peu d'effet sur les performances des panneaux solaires. Les structures fixes sont orientées vers le sud, avec des déviations mineures en azimut (Fig. 4).

Comme toujours, si vous rencontrez des difficultés lors de la sélection de votre centrale solaire, ou si vous avez besoin d'aide pour l'installation, n'hésitez pas à nous contacter, nos ingénieurs seront en mesure de vous proposer la meilleure option. Nous travaillons sur le marché des batteries solaires depuis plus de 6 ans, pendant ce temps nous avons acquis une bonne expérience, et nous serons heureux de vous aider.

Lors du choix de l'orientation optimale des panneaux solaires, il convient de prêter attention à l'utilisation pratique des installations solaires. différents types. Sur les nombreux sites qui traitent de l'énergie solaire, cette question n'est pas suffisamment couverte, et l'ignorance peut conduire à baisser le rendement des panneaux au niveau le plus bas.

L'angle d'impact des rayons solaires sur la surface des panneaux a un effet important sur le coefficient de réflexion, et donc sur la part d'énergie solaire non acceptée. Exemple : pour le verre, lorsque l'angle d'incidence s'écarte de la perpendiculaire à sa surface jusqu'à 30°, le coefficient de réflexion reste quasiment inchangé et est inférieur à 5 %, c'est-à-dire que plus de 95 % du rayonnement qui frappe la surface passe à l'intérieur. De plus, l'augmentation de la réflexion est plus perceptible: à 60°, la fraction de rayonnement réfléchi double presque - jusqu'à 10%, etc.

La surface effective du panneau est le facteur le plus important. La surface effective est égale à la surface réelle du panneau multipliée par le sinus de l'angle entre le plan et la direction d'écoulement. Par conséquent, si le panneau est perpendiculaire au flux, sa surface effective est la même que la vraie. Si le flux est dévié de 60°, alors la surface est la moitié de la surface réelle. Si le flux est parallèle au panneau, alors la surface effective est égale à zéro. En conséquence, on peut voir que la déviation du flux par rapport à la perpendiculaire au panneau augmente non seulement la réflexion, mais peut également réduire la surface effective, entraînant une diminution de la production d'une telle énergie.

Le plus efficace est l'orientation constante du panneau perpendiculairement au flux de lumière solaire. Cela nécessitera de changer le panneau en deux plans, car la direction du Soleil dépend de l'heure de la journée et de la saison. Certainement, ce système techniquement possible, mais assez complexe, donc coûteux et peu fiable.

Comme vous le savez, à des angles d'incidence des rayons allant jusqu'à 30 °, le coefficient de réflexion sur la surface du verre est minime et ne change pas; tout au long de l'année, l'angle d'élévation maximale du soleil au-dessus de l'horizon dévie de 23 °. Même si l'angle s'écarte de la perpendiculaire de 23°, la surface effective du panneau reste assez volumineuse, pas moins de 92% de sa surface réelle. Par conséquent, il convient de se concentrer sur la hauteur annuelle moyenne de l'élévation maximale du Soleil et de se limiter également à une rotation dans un plan sans perte d'efficacité - autour de l'axe polaire de la Terre, à une vitesse de 1 tour par jour. Par rapport à l'horizontale, l'angle d'inclinaison de la rotation du panneau est égal à la latitude géographique de l'emplacement de l'objet. Par exemple, Moscou est située à une latitude de 56°, par conséquent, l'axe de rotation du panneau doit être incliné vers le nord de 56° par rapport à la surface. En pratique, une telle rotation est assez simple à organiser, mais il faut beaucoup d'espace pour une rotation sans obstacles. Il faut aussi organiser une liaison coulissante, qui permettra de détourner toute l'énergie reçue du panneau tournant, ou on peut se limiter à des communications souples avec une liaison fixe, mais il faut automatiser le retour du panneau à son position d'origine la nuit. Sinon, il ne sera pas possible d'éviter de tordre et de rompre les communications sortantes. De telles solutions augmentent suffisamment le niveau de complexité et réduisent la fiabilité et l'efficacité du système. Et à mesure que la puissance du panneau augmente, les problèmes techniques se compliquent de façon exponentielle.

Sur la base de ce qui précède, les panneaux des installations solaires individuelles sont principalement montés à l'état stationnaire, cela fournira à l'acheteur un prix assez bas et haut niveau la fiabilité d'une telle installation. Mais même ici, il est nécessaire de choisir le bon angle d'inclinaison et le placement du panneau. Ci-dessous un graphique de la perception de l'énergie solaire sur l'exemple de Moscou.

Perception de l'énergie solaire par des panneaux d'orientations diverses à Moscou

ligne orange montre les résultats du suivi de la rotation du Soleil autour de l'axe polaire.
Ligne bleue- panneau horizontal fixe.
Ligne verte - un panneau vertical fixe orienté au sud.
ligne rouge - un panneau fixe orienté au sud avec un angle de 40° par rapport à l'horizon.

Analysons les schémas d'insolation pour différents angles d'installation des panneaux. Ce n'est un secret pour personne que le panneau qui suit le Soleil est le plus efficace (ligne orange). Mais même longtemps jours d'été l'efficacité d'un tel panneau à l'angle optimal (ligne rouge) n'est que de 30%. Mais ces jours-là, il y a beaucoup de chaleur et de lumière. Et dans la période d'octobre à février, l'avantage d'un panneau rotatif sur un panneau fixe est minime et imperceptible. À ces moments-là, le complément du panneau incliné est le panneau vertical et non l'horizontal (ligne verte). Ainsi, les rayons bas du soleil en hiver glissent le long du panneau horizontal, et sont parfaitement perçus par le vertical qui leur est perpendiculaire. Il s'ensuit que l'efficacité du panneau perpendiculaire en novembre, décembre et février dépasse la production du panneau incliné et est pratiquement la même que l'efficacité du panneau qui tourne. Et en mars et octobre, la durée du jour est plus longue qu'en hiver, donc le panneau tournant surpasse tous les panneaux fixes, mais leur efficacité est presque la même. Et seulement dans la période d'avril à août, lorsque les jours sont les plus longs, le panneau horizontal est considéré comme plus efficace que le panneau vertical. En juin, la barre horizontale dépasse la barre verticale. Ce fait est évident, car la journée d'été à Moscou dure plus de 17 heures, et le Soleil ne peut pas être dans l'hémisphère du panneau vertical pendant plus de 12 heures, et les 5 heures restantes, le Soleil est derrière lui. En tenant compte de l'angle d'incidence de pas plus de 60°, la proportion de lumière réfléchie par la surface du panneau augmente rapidement et l'efficacité de surface diminue de plus de 2 fois. Ensuite, le temps de perception effective du rayonnement solaire par le panneau n'est pas supérieur à 8 heures, c'est-à-dire 50% de réduction durée totale jour. Cela peut expliquer le fait que les performances des panneaux verticaux se sont stabilisées pendant toute la période des journées longues, qui commencent en mars et se terminent en septembre. Considérons janvier, lorsque les performances des panneaux sont presque les mêmes. Janvier à Moscou est toujours nuageux, plus de 90% de l'énergie solaire est dispersée. Pour un tel rayonnement, l'orientation du panneau n'a aucune importance. Mais même quelques jours ensoleillés en janvier peuvent réduire de 20 % les performances d'un panneau horizontal.

Quel angle d'inclinaison choisir ?

L'angle d'inclinaison dépend du moment où vous avez besoin d'énergie solaire. Si vous prévoyez de l'utiliser pendant la saison chaude, il est préférable de choisir l'angle d'inclinaison optimal - perpendiculaire à la position moyenne du Soleil pendant les équinoxes d'automne et de printemps. Cet angle est inférieur de 10 à 15° latitude géographique pour Moscou et est de 40-45 °. Si vous avez besoin d'une telle énergie toute l'année, vous devez en utiliser le maximum pendant les mois d'hiver. Il faut donc se focaliser sur la position moyenne du Soleil entre l'automne et Equinoxe de Printemps, et les panneaux doivent être placés plus près de la verticale, c'est-à-dire 5-15 ° de plus que la latitude géographique.

Si, pour des raisons architecturales, il n'est pas possible de monter le panneau à cet angle, vous devrez alors choisir entre un angle d'inclinaison ne dépassant pas 40° ou installer le panneau verticalement. Dans une telle situation, une installation verticale du panneau est préférable. Avec une telle installation, le manque d'énergie sur de longues périodes n'est pas terrible. jours ensoleillés, car pendant cette période, il y a beaucoup de soleil et le besoin de productivité énergétique n'est généralement pas très important, comme pendant la saison froide. Bien sûr, l'angle d'inclinaison du panneau doit être orienté vers le sud, mais même une légère déviation de 10-15° vers l'est ou l'ouest ne changera pratiquement rien, donc une petite déviation est acceptable.

Placer des panneaux solaires horizontalement ne se justifie pas du tout et n'est pas efficace. En plus d'une forte baisse de la production d'énergie durant la période automne-hiver, panneaux horizontaux accumulant constamment de la poussière, de la neige, de l'eau. Et selon les instructions d'entretien des panneaux, tout cela doit être retiré uniquement à la main. Si le panneau est réglé à un angle supérieur à 60 °, la neige ne s'y attarde pratiquement pas et le panneau se nettoie tout seul, et la poussière se lave parfaitement de la pluie.

Et un de plus fait intéressant– si le verre de surface est gaufré plutôt que lisse, il pourra alors capter plus efficacement la lumière latérale, ainsi que la transmettre aux éléments de travail du panneau solaire. Le plus efficace est un relief ondulé, avec des saillies et des dépressions du nord au sud, et pour les panneaux verticaux - de haut en bas. Le verre ondulé augmente la production de panneaux fixes de 5 à 10 %.