Jaký je nejlepší úhel pro solární panely

Nejlepší úhel pro solární panely

Vítejte v tomto informativním článku.

Chcete si postavit opravdu účinný solární systém, ale nevíte, jak vyhodnotit správnou orientaci solárních panelů a jak vypočítat ideální úhel sklonu?

Není problém, na této stránce najdete všechny informace a rady, které vám krok za krokem umožní poznat správnou orientaci (úhel azimutu) a nejlepší sklon panelů (úhel sklonu) podle sezónního období, ve kterém máte vyšší spotřebu elektřiny, a podle zeměpisné polohy, kde chcete solární systém instalovat.

Díky matematickému vzorci a naší mapě zeměpisné šířky Spojených států se totiž naučíte vypočítat optimální sklon pro vaše město v létě i v zimě, a to bez ztráty času a zdarma.

Jakým směrem by měly být panely orientovány?

Při návrhu solárního systému je nezbytné zvolit stranu střechy, na kterou budou panely namontovány. Musíme tedy vědět, na které straně je po celý den vyšší sluneční záření, abychom měli maximální možnou výrobu energie. Protože solární panely jsou produktivnější, když sluneční paprsky dopadají kolmo na jejich povrch, je jistě nejlepší orientace ta, která je přímo pravá JV (úhel azimutu = 180°). Naopak v zemích jižní polokoule (například v Jižní Africe a Austrálii) je nejlepší orientace pravý SEVER.

V případě, že instalace jižním směrem není možná nebo máme problémy se stíněním (například velmi vysoký strom), je možné orientaci panelů mírně změnit.

Je totiž užitečné vědět, že pokud jsou solární panely orientovány mimo skutečný jih, maximálně do úhlu 45° (jihovýchod a jihozápad), dochází k poměrně omezenému snížení roční produkce (1-3 %). Sluneční záření, které panely přijímají, je téměř stejné. Pokud jsou však panely natočeny pod úhlem větším než 45° oproti skutečnému jihu, začíná výroba výrazně klesat.

Při úhlu 90° od skutečného jihu (tedy východ a západ) může výroba klesnout až na 30 %. Tento pokles je způsoben tím, že solární panely jsou po většinu dne vystaveny slabému a nikoliv kolmému slunečnímu záření. Tyto panely budou jistě vyrábět solární energii, ale v menší míře než panely směřující přímo na jih.

Jaký je optimální úhel sklonu solárních panelů?

No, když už víme, že optimální směr je jih, musíme najít optimální úhel sklonu.

Především jsme při volbě úhlu sklonu solárních panelů na střeše domu povinni uspokojit dvě základní potřeby: potřebu výroby energie a potřebu estetického a dlouhodobého konečného výsledku. Střecha domu má již svůj vlastní sklon a sklon, takže je třeba hledat kompromis mezi těmito dvěma potřebami. Znalost optimálního úhlu pro výrobní účely nám umožní zvolit nejlepší kompromis pro naši instalaci.

Pokud naopak chcete postavit konstrukci pro sluneční stříšku se solárními panely nebo konstrukci pro solární systém umístěný na zemi či pro inovativní parkovací plochu pokrytou více panely zapojenými sériově nebo zapojenými paralelně, bude tento návod velmi užitečný ve fázi návrhu konstrukce, protože vám poskytne optimální úhel sklonu konstrukce vzhledem k vodorovné rovině.

Optimální úhel sklonu, který budou mít naše solární panely, je v podstatě ovlivněn dvěma faktory:
– zeměpisnou šířkou místa, kde je chceme namontovat
– ročním obdobím, kdy potřebujeme více energie

Jak ovlivňuje zeměpisná šířka úhel sklonu?“

Jak jsem již uvedl, čím více je solární panel kolmo na sluneční paprsky, tím více vyrábí elektřiny. Maximální produkce energie je dosaženo v poledne, kdy Slunce dosahuje maximální výšky na obzoru. Proto potřebujeme během roku znát maximální a minimální výšku slunce v poledne, abychom zjistili, o kolik stupňů musí být naše panely nakloněny. K tomuto účelu nám přicházejí na pomoc dva zvláštní dny v roce.

Jak již mnozí z vás vědí, existuje den v roce, kdy máme méně hodin světla, a den v roce, kdy máme více hodin světla. Tyto dny se nazývají …
– zimní slunovrat
– letní slunovrat

Letní slunovrat, v němž máme více hodin světla, je 20. nebo 21. června a Slunce je v poledne ve své nejvyšší roční výšce (viz obrázek); zatímco zimní slunovrat, v němž máme méně hodin světla, je 21. nebo 22. prosince a Slunce je v poledne ve své nejnižší roční výšce (viz obrázek).

V závislosti na zeměpisné šířce, ve které žijeme, se mění také maximální a minimální roční výška Slunce v poledne. Jak je patrné z obrázku níže (mapa: Mapsofworld.com), zeměpisná šířka kontinentálních Spojených států se pohybuje mezi přibližně 49° severní šířky (s výjimkou Aljašky) až po něco málo přes 26° jižní šířky (Texas). Abychom zjistili výšku Slunce během letního a zimního slunovratu, stačí určit stupně zeměpisné šířky, ve kterých chceme instalovat náš solární systém. Podívejme se na obrázek níže. Pokud se například nacházíme v Chicagu, bude zeměpisná šířka přibližně 42°.

Zeměpisná šířka kontinentálních Spojených států

Výpočet maximální výšky Slunce v poledne

Po určení zeměpisné šířky musíme odečíst 23° (aktuální přibližný úhel sklonu Země). Poslední matematická operace je: 90 – (získaný výsledek). V případě Chicaga budeme mít kulminační bod Slunce na 71°, který získáme výpočtem 90 – (42-23). Abychom dosáhli maximální energetické účinnosti během letního slunovratu, musí být solární panely v Chicagu obráceny k JV a nakloněny o 19° (90 – 71). V poledne tak budou panely dokonale kolmé na sluneční paprsky.

Výpočet minimální výšky Slunce v poledne

Pro výpočet výšky Slunce v poledne během zimního slunovratu musíme místo odečítání přičíst 23°. Následná matematická operace zůstává beze změny. Výsledek pro Chicago je 90 – (42 + 23) = 25°. Abychom dosáhli maximální energetické účinnosti během zimního slunovratu, musí být solární panely v Chicagu otočeny na JIH a nakloněny o 65° (90-25). V poledne tak budou panely dokonale kolmé na sluneční paprsky.

Z výpočtů je okamžitě zřejmé, že vysoký úhel sklonu panelů bude zvýhodňovat větší produkci energie v zimním období, zatímco nízký úhel sklonu panelů bude zvýhodňovat větší produkci energie v letním období.

Jaký úhel sklonu zvolit pro náš systém? Jednoduše ten, který odpovídá našim energetickým potřebám.

Pokud se nacházíme v Chicagu a potřebujeme energii pouze v zimním období, je dobré zvolit úhel sklonu mezi 53° a 65° (příklad 59°), zatímco pokud potřebujeme pouze v létě, je dobré zvolit úhel sklonu mezi 19° a 30° (příklad 24,5°). Naopak pokud máme větší potřebu v letním období, je dobré mít úhel sklonu mezi 19° a 42° (například 30°). Pokud naopak máme větší potřebu v zimním období, je dobré mít úhel sklonu mezi 42° a 65° (například 53°).

Je-li naše energetická potřeba v Chicagu celoročně konstantní, pak se můžeme rozhodnout pro střední hodnotu, například 42°, vždy s orientací na JIŽNÍ stranu.