Vad är den bästa vinkeln för solpaneler

Bästa vinkeln för solpaneler

Välkommen till denna informativa artikel.

Vill du bygga ett riktigt effektivt solenergisystem, men du vet inte hur du ska utvärdera den korrekta orienteringen av solpanelerna och hur du ska beräkna den perfekta lutningsvinkeln?

Inget problem, på den här sidan hittar du all information och alla råd som gör det möjligt för dig att steg för steg veta den korrekta orienteringen (azimutvinkeln) och den bästa lutningen av dina paneler (lutningsvinkeln) beroende på den säsongsperiod under vilken du har ett högre elbehov och på den geografiska plats där du vill installera solenergisystemet.

I själva verket kommer du tack vare en matematisk formel och vår karta över USA:s latitud att lära dig att beräkna den optimala lutningen för din stad både på sommaren och på vintern, utan att slösa tid och gratis.

I vilken riktning ska panelerna vara orienterade?

När man utformar ett solenergisystem är det viktigt att välja den taksida som panelerna ska monteras på. Vi måste därför veta på vilken sida det är högre solinstrålning under hela dagen för att få högsta möjliga elproduktion. Eftersom solpaneler är mer produktiva när solens strålar är vinkelräta mot deras ytor, är den säkert bästa orienteringen den som är direkt sann mot SÖD (azimutvinkel = 180°). I länderna på södra halvklotet (t.ex. Sydafrika och Australien) är den bästa orienteringen däremot rakt NORD.

Om det inte är möjligt att installera i sydlig riktning eller om vi har skuggningsproblem (t.ex. ett mycket högt träd), är det möjligt att ändra panelernas orientering något.

Det är faktiskt bra att veta att om solpanelerna är riktade utanför den riktiga söderriktningen, upp till högst 45° (sydost och sydväst), minskar den årliga produktionen ganska begränsat (1-3 %). Den solstrålning som panelerna tar emot är nästan densamma. Om panelerna vänds i en vinkel som är större än 45° jämfört med den egentliga söderut börjar produktionen dock minska avsevärt.

Vid 90° från den egentliga söderut (alltså öster och väster) kan produktionen sjunka till 30 %. Denna minskning beror på att solpanelerna under större delen av dagen utsätts för svagt och inte vinkelrätt solljus. Dessa paneler kommer förvisso att producera solenergi, men i mindre utsträckning än paneler som vetter direkt mot söder.

Vad är den optimala lutningsvinkeln för solpaneler?

Nu när vi vet att den optimala riktningen är söder måste vi hitta den optimala lutningsvinkeln.

För det första måste vi i valet av lutningsvinkel för solpaneler på ett hustak tillgodose två grundläggande behov: behovet av energiproduktion och behovet av ett estetiskt tilltalande och långvarigt slutresultat. Husets tak har redan sin egen lutning och taklutning, så en kompromiss måste sökas mellan dessa två behov. Genom att känna till den optimala vinkeln för produktionsändamål kan vi välja den bästa kompromissen för vår installation.

Om du å andra sidan vill bygga strukturen för ett parasolltak med solpaneler eller strukturen för ett markmonterat solcellssystem eller för ett innovativt parkeringsutrymme som täcks av flera paneler som är kopplade i serie eller parallellkopplade, kommer den här vägledningen att vara mycket användbar i konstruktionsfasen för strukturen, eftersom den kommer att förse dig med strukturens optimala lutningsvinkel i förhållande till det horisontella planet.

Den optimala lutningsvinkeln som våra solpaneler kommer att ha påverkas i huvudsak av två faktorer:
– latituden på den geografiska plats där vi vill montera dem
– den tid på året då vi behöver mer energi

Hur påverkar latituden lutningsvinkeln?

Som sagt, ju mer en solpanel står vinkelrätt mot solens strålar, desto mer elektricitet producerar den. Den maximala energiproduktionen uppnås vid middagstid, när solen når sin högsta höjd vid horisonten. Vi måste därför känna till solens maximala och minimala höjd under året vid middagstid för att veta hur många grader våra paneler måste lutas. För detta ändamål kommer två speciella dagar på året till vår hjälp.

Som många av er redan vet finns det en dag på året då vi har färre ljustimmar och en dag på året då vi har fler ljustimmar. Dessa dagar kallas …
– vintersolstånd
– sommarsolstånd

Sommarsolståndet, då vi har fler ljustimmar, infaller den 20 eller 21 juni och solen vid middagstid befinner sig på sin högsta årshöjd (se figuren), medan vintersolståndet, då vi har färre ljustimmar, infaller den 21 eller 22 december och solen vid middagstid befinner sig på sin lägsta årshöjd (se figuren).

Baserat på den breddgrad vi bor på ändras också solens maximala och minimala årliga höjd vid middagstid. Som framgår av figuren nedan (karta: Mapsofworld.com) ligger latituden för det amerikanska fastlandet mellan cirka 49° nord (Alaska undantaget) och drygt 26° syd (Texas). För att veta solens höjd under sommar- och vintersolståndet behöver vi bara identifiera de latitudgrader där vi vill installera vårt solenergisystem. Låt oss titta på figuren nedan. Om vi till exempel befinner oss i Chicago kommer latituden att vara cirka 42°.

Latiditet i kontinentala USA

Beräkning av maximal solhöjd vid middagstid

När latituden har identifierats måste vi subtrahera 23° (nuvarande ungefärliga vinkel för jordens lutning). Den sista matematiska operationen är: 90 – (erhållet resultat). I Chicagos fall får vi solens kulminationspunkt på 71°, vilket erhålls genom beräkningen 90 – (42-23). För att få maximal energieffektivitet under sommarsolståndet måste solpanelerna i Chicago vara riktade mot SÖD och lutas 19° (90-71). På så sätt kommer panelerna vid middagstid att stå helt vinkelrätt mot solens strålar.

Beräkning av minsta solhöjd vid middagstid

För att beräkna solhöjden vid middagstid under vintersolståndet måste vi i stället för att subtrahera lägga till 23°. Den efterföljande matematiska operationen förblir oförändrad. Resultatet för Chicago är 90 – (42 + 23) = 25°. För att få maximal energieffektivitet under vintersolståndet måste solpanelerna i Chicago vara vända mot SÖD och lutas 65° (90-25). På så sätt kommer panelerna vid middagstid att stå helt vinkelrätt mot solens strålar.

Utifrån beräkningarna är det omedelbart uppenbart att en hög lutningsvinkel på panelerna kommer att gynna en större energiproduktion under vintersäsongen, medan en låg lutningsvinkel på panelerna kommer att gynna en större energiproduktion under sommarsäsongen.

Vilken lutningsvinkel ska vi välja för vårt system? Enkelt, den som uppfyller våra energibehov.

Om vi befinner oss i Chicago och behöver energi endast under vintersäsongen är det bra att välja en lutningsvinkel mellan 53° och 65° (exempel 59°), medan om vi endast behöver på sommaren är det bra att välja en lutningsvinkel mellan 19° och 30° (exempel 24,5°). Om vi däremot har ett större behov under sommarsäsongen är det bra att välja en lutningsvinkel mellan 19° och 42° (till exempel 30°). Om vi istället har ett större behov under vintersäsongen är det bra att ha en lutningsvinkel mellan 42° och 65° (till exempel 53°).

Om våra energibehov i Chicago är konstanta året runt kan vi välja en mellanställning, till exempel 42°, alltid med orientering mot SÖD riktning.