Qual é o Melhor Ângulo para Painéis Solares

Best Angle for Solar Panels

Bem-vindos a este artigo informativo.

Você quer construir um sistema de energia solar realmente eficiente mas não sabe como avaliar a orientação correta dos painéis solares e como calcular o ângulo de inclinação perfeito?

Não há problema, nesta página encontrará todas as informações e conselhos que lhe permitirão conhecer passo a passo a orientação correcta (ângulo de azimute) e a melhor inclinação dos seus painéis (ângulo de inclinação) de acordo com o período sazonal em que tem maior procura de electricidade e com a localização geográfica onde pretende instalar o sistema de energia solar.

De facto, graças a uma fórmula matemática e ao nosso mapa de latitude dos Estados Unidos, aprenderá a calcular a inclinação óptima para a sua cidade tanto no Verão como no Inverno, sem perda de tempo e de graça.

Em que direcção devem os painéis ser orientados?

Ao projectar um sistema de energia solar é essencial escolher o lado do telhado sobre o qual se quer montar os painéis. Devemos, portanto, saber de que lado há maior radiação solar durante todo o dia, a fim de ter a máxima produção de energia possível. Uma vez que os painéis solares são mais produtivos quando os raios solares são perpendiculares às suas superfícies, a melhor orientação certamente é aquela diretamente verdadeira SUL (ângulo azimutal = 180 °). Pelo contrário, nos países do hemisfério sul (como África do Sul e Austrália), a melhor orientação é a verdadeira NORTE.

No caso da instalação na direção Sul não ser possível ou termos problemas de sombreamento (como uma árvore muito alta), é possível mudar ligeiramente a orientação dos painéis.

É de facto útil saber que, se os painéis solares estiverem virados para fora do verdadeiro sul, até um máximo de 45° (sudeste e sudoeste), a produção anual sofre uma redução bastante limitada (1-3%). A radiação solar que os painéis solares recebem é quase a mesma. No entanto, se os painéis forem virados a um ângulo superior a 45° em relação ao verdadeiro sul, a produção começa a diminuir significativamente.

A 90° do verdadeiro sul (portanto leste e oeste), a produção pode cair para 30%. Este declínio é devido ao fato de que os painéis solares, durante a maior parte do dia, são expostos à luz solar fraca e não perpendicular. Estes painéis certamente produzirão energia solar, mas em menor extensão do que os painéis voltados diretamente para o sul.

Qual é o ângulo de inclinação ideal para painéis solares?

Bem, agora que sabemos que a direção ideal é o sul, precisamos encontrar o ângulo de inclinação ideal.

Primeiro de tudo, na escolha do ângulo de inclinação para painéis solares sobre o telhado de uma casa, estamos obrigados a satisfazer duas necessidades básicas: a necessidade de produção de energia e a necessidade de um resultado final esteticamente agradável e duradouro. O telhado de uma casa já tem a sua própria inclinação e inclinação, pelo que se deve procurar um compromisso entre estas duas necessidades. Conhecer o ângulo ideal para fins de produção nos permitirá escolher o melhor compromisso para nossa instalação.

Se, por outro lado, você deseja construir a estrutura para uma cobertura solar com painéis solares ou a estrutura para um sistema solar montado no solo ou para um inovador espaço de estacionamento coberto por vários painéis com fio em série ou com fio em paralelo, este guia será muito útil na fase de projeto da estrutura, uma vez que lhe fornecerá o ângulo de inclinação ideal da estrutura em relação ao plano horizontal.

O ângulo de inclinação óptimo que os nossos painéis solares terão é essencialmente influenciado por dois factores:
– a latitude do local geográfico onde os queremos montar
– a época do ano em que precisamos de mais energia

Como é que a latitude afecta o ângulo de inclinação?

Como disse anteriormente, quanto mais um painel solar é perpendicular aos raios solares, mais ele produz electricidade. A produção máxima de energia é atingida ao meio-dia, quando o sol atinge a sua altitude máxima no horizonte. Portanto, precisamos saber, durante o ano, a altitude máxima e mínima do sol ao meio-dia, a fim de descobrir quantos graus os nossos painéis têm de ser inclinados. Para isso, dois dias especiais do ano vêm em nosso auxílio.

Como muitos de vocês já sabem, há um dia do ano em que temos menos horas de luz e um dia do ano em que temos mais horas de luz. Estes dias são chamados …
– solstício de inverno
– solstício de verão

– solstício de verão, no qual temos mais horas de luz, é 20 ou 21 de junho e o sol ao meio-dia está na sua maior altitude anual (ver figura); enquanto o solstício de inverno, no qual temos menos horas de luz, é 21 ou 22 de dezembro e o sol do meio-dia está na sua menor altitude anual (ver figura).

Baseado na latitude em que vivemos, a altitude máxima e mínima anual do sol ao meio-dia também muda. Como pode ser visto na figura abaixo (crédito do mapa: Mapsofworld.com), a latitude dos Estados Unidos Continental está entre cerca de 49° Norte (excluindo o Alasca), até pouco mais de 26° Sul (Texas). Para conhecer a altitude do Sol durante o solstício de Verão e Inverno, basta identificar os graus de latitude em que queremos instalar o nosso sistema de energia solar. Vejamos a figura abaixo. Por exemplo, se estivermos em Chicago, a latitude será de cerca de 42°.

Latitude dos Estados Unidos Continentais

Calculando a altura máxima do Sol ao meio-dia

Após a latitude ter sido identificada, devemos subtrair 23° (ângulo actual aproximado da inclinação da Terra). A última operação matemática é: 90 – (resultado obtido). No caso de Chicago teremos o ponto culminante do Sol a 71°, obtido a partir do cálculo 90 – (42-23). Para obter a máxima eficiência energética durante o solstício de verão, os painéis solares em Chicago devem estar virados para o SUL e ser inclinados 19° (90-71). Desta forma, ao meio-dia os painéis estarão perfeitamente perpendiculares aos raios solares.

Calcular a altura mínima do Sol ao meio-dia

Calcular a altura do Sol ao meio-dia durante o solstício de Inverno, em vez de subtrair, devemos adicionar 23°. A operação matemática subsequente permanece inalterada. O resultado para Chicago é 90 – (42 + 23) = 25°. Para obter a máxima eficiência energética durante o solstício de inverno, os painéis solares em Chicago devem estar virados para o SUL e ser inclinados 65° (90-25). Desta forma, ao meio-dia os painéis estarão perfeitamente perpendiculares aos raios solares.

Dos cálculos é imediatamente evidente que um ângulo de inclinação elevado dos painéis favorecerá uma maior produção de energia durante a estação de inverno, enquanto um ângulo de inclinação baixo dos painéis favorecerá uma maior produção de energia durante a estação de verão.

Que ângulo de inclinação escolher para o nosso sistema? Simples, aquele que satisfaz as nossas necessidades energéticas.

Se estamos em Chicago e precisamos de energia apenas na estação de Inverno é bom escolher um ângulo de inclinação entre 53° e 65° (exemplo 59°), enquanto que se precisarmos apenas no Verão é bom escolher um ângulo de inclinação entre 19° e 30° (exemplo 24,5°). Por outro lado, se tivermos uma necessidade maior durante o verão, é bom ter um ângulo de inclinação entre 19° e 42° (por exemplo 30°). Se em vez disso, temos uma necessidade maior durante a estação de inverno é bom ter um ângulo de inclinação entre 42° e 65° (por exemplo 53°).

Se as nossas necessidades energéticas em Chicago são constantes durante todo o ano, então podemos optar por um meio-termo, como 42°, sempre com orientação para a direção SUL.