Frage:
Warum werden Sonnenkollektoren gekippt?
Chemist
2019-05-12 13:18:57 UTC
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Ich habe festgestellt, dass in meinem Land Indien die meisten Sonnenkollektoren in einem Winkel von $ {45} ^ {\ circ}. $ span> nach Süden geneigt sindSelbst bei Gebäuden mit umgekehrten V-förmigen Dächern sind Sonnenkollektoren auf beiden Seiten des Dachs nach Süden ausgerichtet.

Research

Viele Standorte schlagen vor, dass die Neigung die Selbstreinigung unterstützt. Auch ein anderer Standort gab an, dass die Neigung von Faktoren wie dem Breitengrad abhängt

My-Fragen:

  1. Warum sind Sonnenkollektoren nach Süden geneigt?

  2. Wie ist der Breitengrad des Standorts eines Solarmoduls für die Steigerung der Effizienz relevant?

    3. ol>
Sie möchten, dass die senkrechte Sonneneinstrahlung den größten Teil der Strahlung absorbiert. Dies wird durch Kippen der Paneele erreicht, sofern Sie nicht am Äquator wohnen
Getrennt von allen wirklichen Antworten: Ich habe viele Panels gesehen, die einfach falsch installiert wurden.Wo ich wohne, gibt es viele sekundäre Ampeln, die eigenständige solarbetriebene LED-Einheiten sind.Die Installateure richten das Panel einfach nach Belieben aus, und ich denke, es ist gut genug ...
@ShapeOfMatter: Wie hoch waren die Gebäude um die solarbetriebenen LED-Einheiten?Es könnte besser sein, eine diffuse Bestrahlungsstärke vom nördlichen Teil des Himmels zu erhalten, als überhaupt nichts zu erhalten, da sich südlich des Solarpanels ein hohes Gebäude befindet.
In der südlichen Hemisphäre würden die Paneele nach Norden geneigt sein.Auf der Äquatorfläche wäre die optimale Geometrie, aber für die Selbstreinigung ist ein Winkel erforderlich, damit Regen (und Schmutz) von der Platte abfließen.
Vier antworten:
Eric Duminil
2019-05-12 22:27:07 UTC
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Erstens ist nicht jedes Solarpanel in Indien nach Süden ausgerichtet oder um 45 ° geneigt. Eines der weltweit größten Photovoltaik-Kraftwerke ist in Kamuthi (9,3 ° N, Südindien) installiert, wobei die PV-Module um 8 ° geneigt sind.

Azimut

Panels sind in der nördlichen Hemisphäre normalerweise nach Süden ausgerichtet, da sich die Sonne meist im südlichen Teil des Himmels befindet. Die Sonne steht manchmal im nördlichen Teil des Himmels, z. bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang im Frühling und im Sommer. Es kommt nur vor, wenn die Sonne relativ tief steht und somit keinen großen Einfluss auf den Gesamtertrag hat.

Hier ist ein Sonnenpfaddiagramm für Neu-Delhi (28,6 ° N, Nordindien):

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Wenn Sonnenkollektoren an Gebäuden installiert werden, müssen sie manchmal direkt in das Dach integriert werden, damit die Ausrichtung von der Architektur bestimmt wird.

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Abhängig davon, ob der Strom vor Ort verwendet, in Batterien gespeichert oder an das Stromnetz verkauft wird, kann es interessant sein, weniger Strom pro Jahr zu produzieren, ihn jedoch zu produzieren, wenn er am nützlichsten ist, z. am Nachmittag für die Klimaanlage. In diesem Fall könnten Sonnenkollektoren nach Westen gedreht werden.

Neigung

Das Finden des besten Neigungswinkels ist ein Kompromiss:

  • zu niedrig und die Paneele werden nicht durch Regen gereinigt.
  • zu niedrig und die Paneele produzieren im Winter nicht viel.
  • zu hoch und die Paneele produzieren im Sommer nicht viel. Dies kann für Solarthermiekollektoren erwünscht sein, da kochendes Wasser die Pumpen beschädigen kann.
  • zu hoch und die Zeilen beschatten sich gegenseitig.
  • zu hoch und die Paneele und die Halterung müssen bei Wind höheren Kräften standhalten.

Die Neigung um 45 ° scheint in Indien für Photovoltaik-Module zu hoch zu sein:

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Für die Warmwasserbereitung könnte es ungefähr richtig sein:

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Schließlich könnte dieser Winkel durch architektonische Entscheidungen bestimmt worden sein.

Hier ist ein Diagramm mit durchschnittlicher Bestrahlungsstärke und Neigung für Neu-Delhi (28,6 ° N):

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und für Kamuthi (9,3 ° N):

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In beiden Fällen sind die Kurven um das Maximum herum ziemlich flach, sodass der Neigungswinkel in Neu-Delhi auf 20 ° oder 25 ° gewählt werden kann, um Schatten zu vermeiden. In Kamuthi sollte es nicht viel flacher als 10 ° sein, um Verschmutzungen zu vermeiden.

Azimut-&-Neigung

Nordindien

Hier sind Konturlinien für jährliche Sonneneinstrahlung vs. Orientierung in Neu-Delhi:

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Es überrascht nicht, dass die Ausrichtung mit dem höchsten Jahresertrag nach Süden mit einer Neigung zwischen 25 ° und 30 ° verläuft, was einer Sonneneinstrahlung von fast $ 2150 \ mathrm {\ frac {kWh} entspricht. {m².a}} $ span>.

Südindien

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Kamuthi befindet sich so nahe am Äquator, dass der Azimut keine große Rolle spielt, solange der Neigungswinkel niedrig ist. Wenn der Neigungswinkel höher ist (z. B. etwa 60 ° für Solarthermiekollektoren), ist es tatsächlich besser, das Panel nach Osten oder Westen als nach Süden auszurichten.

Quellen

  • Jedes Diagramm wurde mit Ruby + INSEL + Gnuplot erstellt.
  • Die monatlichen Bestrahlungsdaten wurden von PVGIS heruntergeladen.
  • Mit Gordon-Reddy wurden stündliche Werte generiert.
  • Hay & Davies Das diffuse Himmelsmodell wurde verwendet, um die globale Bestrahlungsstärke auf geneigten Ebenen zu berechnen.
Wie Sie sagen, sind die Kurven ziemlich flach, so dass es sich möglicherweise um "was ist einfacher zu bauen" handelt.Wenn Sie sich die Neu-Delhi-Kurve ansehen, erhalten Sie bei 45 ° immer noch einen Wirkungsgrad von> 95%.Es ist viel einfacher, etwas für 45 ° zu bauen als für einen beliebigen Winkel.
@semi-extrinsic Ich bin mir nicht sicher, ob es einfacher ist, eine Halterung mit 45 ° als mit einem niedrigeren Winkel zu bauen.Sie benötigen mehr Material, die Paneele sind besser sichtbar, sie beschatten sich gegenseitig und sie müssen bei Wind stärkeren Kräften standhalten.Die einzigen um 45 ° geneigten PV-Paneele, die ich je gesehen habe (sogar in Nordeuropa), wurden in ein 45 ° -Dach integriert.
Wird die * durchschnittliche Bestrahlungsstärke gegen Neigung * beobachtet oder theoretisch und wenn theoretisch, was berücksichtigt sie?Es macht einen Unterschied, denn wenn davon ausgegangen wird, dass die Atmosphäre keine Strahlung absorbiert, erhalten Sie ein Ergebnis.Wenn Sie davon ausgehen, dass die Atmosphäre aus einem Material mit einer gleichmäßigen Absorption besteht, erhalten Sie ein weiteres Ergebnis, da das Licht der unteren Sonne morgens und abends durch mehr Atmosphäre wandern muss.Wenn Sie die Wolkendecke berücksichtigen, hat dies zu unterschiedlichen Tages- und Jahreszeiten unterschiedliche Auswirkungen.
Diese Antwort scheint davon auszugehen, dass alle Energie gleichermaßen wertvoll ist, sodass Sie die gesammelte Gesamtenergie maximieren sollten.Energie ist jedoch wertvoller, wenn sie knapper ist und wenn die Nachfrage am höchsten ist. Daher müssen diese bei der Maximierung der Funktion berücksichtigt werden.Wenn Sie im Extremfall versuchen, Ihre gesamte Energie aus der Sonne zu gewinnen, müssen Sie genügend Paneele aufstellen, die Sie an einem Sommertag ohne Wolken weit mehr haben, als Sie benötigen, und daher das beste Designist derjenige, der die meiste Energie produziert, wenn die Sonne tief steht.
@DavidRobinson: Gute Frage und Kommentare, danke.Ich habe * Hay & Davies * sky [model] verwendet (https://pvpmc.sandia.gov/modeling-steps/1-weather-design-inputs/plane-of-array-poa-irradiance/calculating-poa-irradiance/poa-sky-diffuse / hay-sky-diffuse-model /) für jede Berechnung mit Bestrahlungsstärkedaten von [PVGIS] (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php?map)= Afrika).Da es sich nicht um ein Modell mit klarem Himmel handelt, wird die diffuse Bestrahlungsstärke berücksichtigt.Ich werde die Quellen in die Antwort aufnehmen.
@DavidRobinson: Auch wahr.Ich erwähne es für Azimut (mehr nach Westen, wenn am Nachmittag Energie gewünscht wird) und Neigung (höherer Winkel für Solarthermiekollektoren, um im Winter mehr Energie zu erhalten).Es ist jedoch schwierig, diese Kriterien genau zu quantifizieren, während es möglich ist, die jährliche Sonneneinstrahlung im Vergleich zur Orientierung mit relativ gutem Vertrauen zu berechnen.
Exocytosis
2019-05-12 13:37:32 UTC
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Abgesehen von Reinigungsproblemen ist die beste Ausrichtung eines Solarmoduls diejenige, die die Sonneneinstrahlung maximiert.

Es kann repariert oder regelmäßig geändert werden, wenn ein Motormechanismus vorgesehen ist. Wenn es statisch ist, kann es horizontal sein, vorausgesetzt, der Breitengrad des Ortes liegt nahe am Äquator.

Da sich Indien in der Nähe des Äquators befindet, gibt es keinen Grund, nach Süden zu kippen, außer dem, den Sie erwähnen (Reinigung).

Für andere Standorte: Gleiche Regeln: Maximieren Sie das Sonnenlicht, es sei denn, es gibt Probleme bei der Reinigung. Wenn Sie also zur nördlichen Hemisphäre gehen, wird die Sonne umso mehr Zeit nach Süden in Ihrem Himmel verbringen, je weiter Sie nach Norden gehen. Sie möchten also Ihre Paneele entsprechend neigen. In der südlichen Hemisphäre ist dies genau das Gegenteil. Wenn Sie ein Auto besitzen, können die Paneele horizontal auf dem Dach stehen oder wenn Sie sie bewegen und campen können, gelten die oben genannten Regeln.

Je weiter Sie vom Äquator entfernt sind, desto stärker wirkt sich die Neigung des Planeten auf saisonale Schwankungen aus. Dies bedeutet, dass im Winter noch weniger Sonne oder im Sommer mehr Sonne herrscht als im Rest des Jahres, dh eine Position weiter oder jeweils näher an der Vertikalen. Wenn die Paneele gelegentlich verwendet werden oder bewegt werden können, möchten Sie trotzdem auf die Sonne zielen.

Das Grundprinzip besteht darin, dass Sie sicherstellen, dass Ihre Panels während des Zeitraums Ihres Interesses so weit wie möglich der Sonne zugewandt sind. Da die Sonne im westlichen wie im östlichen Teil des Himmels unabhängig vom Breitengrad so viel Zeit verbringt, sollte sie weder nach Westen noch nach Osten kippen, es sei denn, es gibt beispielsweise ein Gebäude, das Schatten erzeugt, für deren Kompensation Sie eine Kompensation erfordern würden.

"Da Indien in der Nähe des Äquators ist ..." Indien ist ein großes Land.Nordindien ist dem Äquator nicht viel näher als das Mittelmeer
Nordindien steigt bis zu ~ 35 ° N.Darüber hinaus ist es je nach Kontext manchmal sinnvoll, die Panels für die Winterausgabe zu optimieren, vorausgesetzt, dass im Sommer viel Sonnenlicht vorhanden ist, um die ineffiziente Platzierung auszugleichen.
Es ist möglich, dass es effektiver ist, wenn Sie mehr Wert auf eine konstante Leistung als auf die Gesamtleistung legen, diese eher nach dem Winkel zur Wintersonnenwende als nach dem durchschnittlichen Winkel zu kippen.
@David: «Nordindien ist nicht viel näher am Äquator als am Mittelmeer» Das ist falsch und eher voreingenommen, wenn man Nordindien und die südlichen Mittelmeerländer betrachtet.Indien liegt nahe am Äquator, Südfrankreich eindeutig nicht.Wenn Sie Zweifel haben, führen Sie einfach Google Maps aus und sehen Sie, was ich meine.In Bezug auf die Maximierung der Winterleistung sehe ich nicht, wie dies im Widerspruch zu dem Sprichwort steht, die Exposition für den Zeitraum von Interesse sowieso zu maximieren.Ich könnte das gleiche argumentieren, wenn Sie im Winter überhaupt keine Paneele verwenden.
@Exocytosis Was ist falsch daran, Nordindien mit dem südlichen Mittelmeer zu vergleichen?Besonders wenn ich ausdrücklich "Nordindien" sagte.Nordindien ist ein Teil Indiens;Das südliche Mittelmeer ist ein Teil des Mittelmeers.Aber zum Teufel, Srinagar liegt auf dem gleichen Breitengrad wie Zypern oder Malta, was für das Mittelmeer ziemlich zentral ist.Sie haben andererseits pauschal erklärt, dass "Indien in der Nähe des Äquators ist".Es tut mir sehr leid, aber ein Großteil Indiens ist tatsächlich ziemlich weit vom Äquator entfernt.
@David: Sie haben nicht südlich angegeben.In jedem Fall basiert Ihre Herangehensweise an das, was nah oder fern ist, auf Meinungen, daher sehe ich keinen Grund, diesen Aspekt weiter zu diskutieren.
Es kann eine gute Idee sein, Ihre Panels nach Westen zu richten, wenn Sie sich für den Nachmittag interessieren.
@Eric: Richtig, obwohl Batteriezellen normalerweise nicht so schnell entladen werden wie die Verzögerung zwischen den Jahreszeiten. Selbst wenn Sie nur nachmittags Strom verbrauchen, möchten Sie möglicherweise auch morgens aufladen.
@Exocytosis: Nicht nur mit Batterien.Ein Beispiel: Wenn morgens niemand zu Hause ist und am späten Nachmittag ein Spitzenverbrauch herrscht, sollten die Paneele im Westen installiert werden.Der Solarstrom muss sonst sehr günstig verkauft werden.
BarsMonster
2019-05-12 13:36:15 UTC
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  1. Da sich die Sonne auf der Nordhalbkugel im Süden befindet (sie bewegt sich von Ost nach West - aber immer auf der Südseite des Himmels), erhöhen Sie die Energie, indem Sie das Solarpanel in Richtung Sonne (nach Süden) neigenGeneration.Solarmodul in einem Winkel von 90 ° zur Sonne gibt Ihnen Energie nahe 0, bei 0 ° (direkt in die Sonne blickend) erhalten Sie die maximale Nennleistung.Natürlich ohne Solar-Tracking, das das Solarpanel in Richtung Sonne dreht - Sie werden nicht immer einen 100% igen Wirkungsgrad haben.Aber diese Neigung erhöht Ihre Ergebnisse im Durchschnitt .

  2. Es ist direkt relevant: Am Äquator liegt Ihr optimaler Winkel bei 0 °, wenn die Sonne auf den Zenit aufgeht. Bei 45 ° Breite liegt der optimale Winkel bei 37 °.Der maximale und durchschnittliche Sonnenstandwinkel hängt also direkt vom Breitengrad ab.

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    Weitere Informationen zur Winkelvariation finden Sie hier: https://www.solarpaneltilt.com/

@BarsMonster: "immer auf der Südseite des Himmels" Dies ist falsch, es hängt von Ihrem Breitengrad ab.
@Exocytosis Das ist richtig, es ist nur in der nördlichen Hemisphäre.
... und zwischen den tropischen Kreisen einen Teil des Jahres.Der Sonnenstand variiert im Laufe des Jahres aufgrund der Neigung der Erdachse.
@BarsMonster Die Sonne kann nördlich von Ihnen auf der Nordhalbkugel stehen, wenn Sie sich nördlich des Polarkreises befinden.
@EricDuminil Ja, aber der optimale Winkel ist sowieso niedriger als der Breitengrad und niedriger als die maximale Sonnenhöhe.Aber es ist immer noch proportional zum Breitengrad.
An jedem Ort der Erde, vom Südpol bis zum Nordpol, gibt es mindestens eine Jahreszeit, in der die Sonne im nördlichen Teil des Himmels scheint.Könnten Sie bitte den ersten Satz entfernen oder ändern?
@Exocytosis: Es kommt nicht einmal auf den Breitengrad an.Die Sonne kann für * jeden * Ort auf der Erde im nördlichen Teil des Himmels stehen.Siehe http://andrewmarsh.com/apps/staging/sunpath3d.html
gbjbaanb
2019-05-14 00:37:09 UTC
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Das liegt daran, dass die Sonne während des Jahres nie ganz im selben Teil des Himmels steht.Unterschiedliche Neigungen erzeugen zu unterschiedlichen Jahreszeiten mehr Energie - z. B. gab ein Bericht für die Insel Sark zwei Neigungsoptionen an:

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Eine Neigung von 60 Grad ergibt also im Winter mehr, im Sommer jedoch weniger, mit einem geringen Verlust an Gesamteffizienz.Zweifellos ist Indien für die Solarenergie anders, aber das könnte der Grund sein, warum Paneele so gekippt werden, wie sie sind.



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