Bedste vinkel for solpaneler
Velkommen til denne informative artikel.
Ønsker du at bygge et virkelig effektivt solcelleanlæg, men ved du ikke, hvordan du vurderer den korrekte orientering af solpanelerne, og hvordan du beregner den perfekte hældningsvinkel?
Ingen problemer, på denne side finder du alle de oplysninger og råd, der giver dig mulighed for trin for trin at kende den korrekte orientering (azimuthvinkel) og den bedste hældning af dine paneler (tiltvinkel) i forhold til den sæsonperiode, hvor du har et større elbehov, og i forhold til den geografiske placering, hvor du ønsker at installere solcelleanlægget.
Takket være en matematisk formel og vores kort over USA’s breddegrader lærer du faktisk at beregne den optimale hældning for din by både om sommeren og om vinteren, uden at spilde tid og gratis.
I hvilken retning skal panelerne være orienteret?
Når man designer et solenergisystem, er det vigtigt at vælge den tagside, hvorpå panelerne skal monteres. Vi skal derfor vide, på hvilken side der er størst solindstråling hele dagen for at få den størst mulige elproduktion. Da solpaneler er mere produktive, når solens stråler står vinkelret på deres overflade, er den helt sikkert bedste orientering den, der er direkte mod SØDEN (azimutvinkel = 180°). I landene på den sydlige halvkugle (f.eks. Sydafrika og Australien) er den bedste orientering derimod den direkte nordlige retning.
Hvis det ikke er muligt at installere i sydlig retning, eller hvis vi har skyggeproblemer (f.eks. et meget højt træ), er det muligt at ændre panelernes orientering en smule.
Det er faktisk nyttigt at vide, at hvis solpanelerne vender uden for det sande syd, op til maksimalt 45° (sydøst og sydvest), undergår den årlige produktion en ret begrænset reduktion (1-3 %). Den solstråling, som panelerne modtager, er næsten den samme. Men hvis panelerne er drejet i en vinkel på mere end 45° i forhold til den sande sydlige retning, begynder produktionen at falde betydeligt.
I en vinkel på 90° i forhold til den sande sydlige retning (altså øst og vest) kan produktionen falde til 30 %. Dette fald skyldes, at solpaneler i det meste af dagen er udsat for svagt og ikke vinkelret sollys. Disse paneler vil ganske vist producere solenergi, men i mindre omfang end paneler, der vender direkte mod syd.
Hvad er den optimale hældningsvinkel for solpaneler?
Nu da vi ved, at den optimale retning er syd, er vi nødt til at finde den optimale hældningsvinkel.
Først og fremmest skal vi ved valget af hældningsvinklen for solpaneler på et hustag opfylde to grundlæggende behov: behovet for energiproduktion og behovet for et æstetisk tiltalende og langtidsholdbart slutresultat. Husets tag har i forvejen sin egen hældning og skråning, så der skal søges et kompromis mellem disse to behov. Hvis vi kender den optimale vinkel til produktionsformål, kan vi vælge det bedste kompromis for vores installation.
Hvis du derimod ønsker at bygge strukturen til et solsejlsoverdække med solpaneler eller strukturen til et solcelleanlæg på jorden eller til en innovativ parkeringsplads dækket af flere paneler, der er koblet i serie eller koblet parallelt, vil denne vejledning være meget nyttig i konstruktionsfasen af strukturen, da den vil give dig den optimale hældningsvinkel for strukturen i forhold til det horisontale plan.
Den optimale hældningsvinkel, som vores solpaneler vil have, påvirkes i det væsentlige af to faktorer:
– breddegraden på det geografiske sted, hvor vi ønsker at montere dem
– den tid på året, hvor vi har brug for mere energi
Hvordan påvirker breddegraden hældningsvinklen?
Som jeg sagde tidligere, producerer et solpanel mere elektricitet, jo mere det står vinkelret på solens stråler. Den maksimale energiproduktion opnås ved middagstid, når solen når sin største højde i horisonten. Vi har derfor brug for at kende solens maksimale og minimale højde ved middagstid i løbet af året for at finde ud af, hvor mange grader vores paneler skal hældes. Til dette formål kommer to særlige dage på året os til hjælp.
Som mange af jer allerede ved, er der en dag på året, hvor vi har færre timer med lys, og en dag på året, hvor vi har flere timer med lys. Disse dage kaldes …
– vintersolhverv
– sommersolhverv
Sommersolhverv, hvor vi har flere lystimer, er den 20. eller 21. juni, og solen ved middagstid står i sin højeste årlige højde (se figuren); mens vintersolhverv, hvor vi har færre lystimer, er den 21. eller 22. december, og solen ved middagstid står i sin laveste årlige højde (se figuren).
Baseret på den breddegrad, vi bor på, ændrer solens maksimale og minimale årlige højde ved middagstid sig også. Som det fremgår af figuren nedenfor (kortet er fra Mapsofworld.com), ligger breddegraden på det amerikanske fastland mellem ca. 49° nord (Alaska ikke medregnet) og lidt over 26° syd (Texas). For at kende solens højde under sommer- og vintersolhverv skal vi blot identificere de breddegrader, hvor vi ønsker at installere vores solenergianlæg. Lad os se på nedenstående figur. Hvis vi f.eks. befinder os i Chicago, vil breddegraden være ca. 42°.
Breddegrad i det kontinentale USA
Beregning af den maksimale solhøjde ved middagstid
Når breddegraden er identificeret, skal vi trække 23° fra (nuværende omtrentlige vinkel for jordens hældning). Den sidste matematiske operation er: 90 – (det opnåede resultat). I Chicagos tilfælde vil vi have solens kulminationspunkt på 71°, som fås ved beregningen 90 – (42-23). For at opnå den maksimale energieffektivitet under sommersolhverv skal solpanelerne i Chicago vende mod SØ og være hældede 19° (90-71). På denne måde vil panelerne ved middagstid være perfekt vinkelret på solens stråler.
Beregning af minimumssolhøjde ved middagstid
For at beregne solhøjden ved middagstid under vintersolhverv skal vi i stedet for at trække fra, lægge 23° til. Den efterfølgende matematiske operation forbliver uændret. Resultatet for Chicago er 90 – (42 + 23) = 25°. For at opnå den maksimale energieffektivitet under vintersolhverv skal solpanelerne i Chicago vende mod SØ og være hyllet 65° (90-25). På denne måde vil panelerne ved middagstid stå perfekt vinkelret på solens stråler.
Det fremgår umiddelbart af beregningerne, at en høj hældningsvinkel på panelerne vil begunstige en større energiproduktion i vintersæsonen, mens en lav hældningsvinkel på panelerne vil begunstige en større energiproduktion i sommersæsonen.
Hvilken hældningsvinkel skal vi vælge til vores system? Simpel, den, der opfylder vores energibehov.
Hvis vi bor i Chicago, og vi kun har brug for energi i vintersæsonen, er det godt at vælge en hældningsvinkel mellem 53° og 65° (eksempel 59°), mens det, hvis vi kun har brug for energi om sommeren, er godt at vælge en hældningsvinkel mellem 19° og 30° (eksempel 24,5°). Hvis vi derimod har et større behov i sommersæsonen, er det godt at vælge en hældningsvinkel mellem 19° og 42° (f.eks. 30°). Hvis vi i stedet har et større behov i vintersæsonen, er det godt at have en hældningsvinkel mellem 42° og 65° (f.eks. 53°).
Hvis vores energibehov i Chicago er konstant hele året rundt, kan vi vælge en mellemvare, f.eks. 42°, altid med orientering mod SØ-retningen.
MPPTSOLAR ™ Produkter
MPPT Controller til systemer på op til 960W
(40A 12V/24V)
MPPT Controller til autocampere og både
(25A 12V)
MPPT Controller til gadebelysning
(10A 12V)