De ce contează orientarea panourilor fotovoltaice

Pentru a genera energie la capacitate maximă trebuie sa avem grijă la orientarea panourilor fotovoltaice, razele solare trebuie să cadă perpendicular pe suprafața panourilor fotovoltaice. Singura regiune în care acest lucru se întâmplă, în mod natural, este ecuatorul terestru, unde poziționarea paralelă a panourilor cu suprafața pâmântului ar fi suficientă pentru a obține o iradiație maximă (0°).

Cu cât ne îndepărtăm mai mult de ecuator, cu atât crește și unghiul de incidență al razelor, care trebuie compensat printr-o ajustare a înclinației panourilor. Ca regulă generală, la proiectarea structurii de susținere a fotovoltaicelor, această înclinație este dată de latitudinea geografică a locului în care urmează să fie instalate panourile. Dacă parcul e amplasat la 45° latitudine N, înclinația teoretică ideală va fi de 45°.

Datorită mișcării de rotație a Pământului, în cursul unei diurne, Soarele efectuează o deplasare aparentă de la Est spre Vest. Prin urmare, la diferite ore ale zilei, poziția Soarelui față de un punct fix de pe pământ se schimbă.

Unghiul Azimuth, format dintre direcția Sud și perpendiculara Soarelui la orizont oferă informații despre poziția astrului într-un anumit moment al zilei. În practică, Azimuth-ul este folosit pentru a măsura abaterea spre est (-°) sau vest(+°) de la direcția ideală Sud.

Mișcarea de revoluție a Pământului influențează unghiul altitudinii solare, cel mai mic înregistrându-se în perioada solstițiului de iarnă, cel mai mare – în timpul solstițiului de vară. Pentru a optimiza cantitatea de energie produsă, unghiul de înclinație spre Sud al panourilor trebuie mărit pe perioada iernii și micșorat vara.

Structuri cu înclinare Sud

Este considerată direcția ideală de orientare. Această abordare permite ca razele soarelui să cadă perpendicular, deci cel mai eficient pe suprafața panoului. Unghiul va avea cea mai mică valoare la ecuator și va atinge maximul în zona polară.

Însă, sudul geografic adevărat este diferit de cel magnetic, arătat de busolă, ceea ce impune o corecție adaptată la declinația specifică coordonatelor geografice înregistrate. În emisfera nordică:

Când declinația este pozitivă, rotația panourilor se efectuează spre est.

Când declinația este negativă, rotația panourilor se efectuează spre vest.

Unghiul la care trebuie înclinate panourile este întotdeauna calculat în funcție de latitudinea geografică.

Particularități

Dacă iernile sunt, în general, înnorate, orientarea va fi reglată favorabil pentru solstițiul de vară (°latitudine minus 15°).

Se ține cont de faptul că iradierea maximă în condiții de temperatură crescută, peste 25 grade, afectează negativ producția de energie. Prin urmare, generarea de curent va fi afectată în perioadele de caniculă, sistemul nu va funcționa la capacitate maximă, cum ar fi de așteptat.

Practic, trebuie să poziționăm panourile în corelație cu necesarul de consum: dacă avem nevoie de mai multă energie pe perioada iernii, înclinația spre Sud se mărește cu 10-15°, pentru o iradiere mai favorabilă în perioada solstițiului de iarnă. Dacă dorim să producem mai multă energie vara, unghiul va fi scăzut cu 10-15°.

Structuri cu înclinare Est-Vest

Sunt amplasate pe două pante, una orientată spre est, alta spre vest. Se elimină necesitatea de a respecta distanța dintre rânduri pentru evitarea umbririi (ca în cazul structurilor cu orientare sudică), permit o mai bună valorificare a terenului: sunt mai compacte, permit o densitate mai mare a panourilor decât structurile Sud. Deși producția per modul este mai scăzută, producția totală per suprafață poate fi mai importantă. Acolo unde prețul terenului este ridicat, mărirea numărului de panouri poate fi o soluție avantajoasă dacă se urmărește creșterea puterii parcului.

La înclinarea est-vest se produce mai multă energie dimineața (panourile orientate spre est) și seara (panourile orientate spre vest), spre deosebire de orientarea spre sud, care are un peak de generare la jumătatea zilei, când există un surplus de energie, iar prețul de vânzare în rețea e mai ieftin. Intervalul orar este mai convenabil pentru prețul superior, dar și pentru că permite uniformizarea curbei de producție energetică. Populația folosește rețeaua electrică cu preponderență dimineața și seara, atunci și necesarul de producție este mai ridicat. În termeni de producție, nu e importantă doar obținerea unei cantități maxime de energie, ci ca aceasta să fie generată atunci când e nevoie.

Din punct de vedere structural, rezistența la vânt este superioară față de structurile cu orientare Sud.

Exemplu practic

Sibiul este situat la 45°47′ latitudine nordică și 24°05′ longitudine estică.

Înclinația optimă a panourilor este egală cu latidudinea, adică 45 ° .

Sistem off-grid

Dacă se dorește o producție de energie mai mare pe perioada iernii (sisteme de încălzire), unghiul va fi ajustat prin creșterea acestuia cu 10-15°. ( 45°+10°= 55° ). Acest unghi mărit este favorabil și pentru alunecarea gravitațională a stratului de zăpadă, în caz de ninsoare abundentă.

Dacă se dorește o producție de energie mai mare pe perioada verii (sisteme de ventilație), unghiul va fi ajustat prin diminuarea acestuia cu 10-15°. ( 45°-10°= 35 °)

Sistem on-grid

În acest caz poate fi mai avantajoasă optimizarea producției de energie pe perioada verii, când eficiența panourilor este maximă. Surplusul de curent electric va fi transmis în rețeaua energetică națională.

Surse:

https://www.alternative-energy-tutorials.com/solar-power/solar-panel-orientation.html

https://ratedpower.com/blog/solar-panel-orientation/

https://centre-valdeloire.chambres-agriculture.fr/fileadmin/user_upload/Centre-Val-de-Loire/122_Inst-Centre-Val-de-Loire/Produire_Innover/Energies/45_SolairePVimplantationPanneau.pdf

https://unboundsolar.com/blog/solar-panel-azimuth-angle

http://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/2_1_b.pdf

https://energyd.ie/which-direction-should-solar-panels-face/