Con la creciente demanda mundial de energía renovable, la tecnología fotovoltaica (solar) se ha utilizado ampliamente como un componente importante de la energía limpia. Y cómo optimizar el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos para mejorar la eficiencia energética durante su instalación se ha convertido en un tema importante para los investigadores e ingenieros. Estudios recientes han propuesto ángulos de inclinación óptimos y alturas de elevación para los sistemas fotovoltaicos en la azotea, proporcionando nuevas ideas para mejorar la eficiencia de la generación de energía fotovoltaica.
Factores que afectan el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos
El rendimiento de un sistema fotovoltaico en la azotea se ve afectado por una serie de factores, el más crítico que incluyen el ángulo de radiación solar, la temperatura ambiente, el ángulo de montaje y la elevación. Las condiciones de luz en diferentes regiones, el cambio climático y la estructura del techo afectan el efecto de generación de energía de los paneles PV. Entre estos factores, el ángulo de inclinación y la altura superior de los paneles fotovoltaicos son dos variables importantes que afectan directamente su recepción de luz y eficiencia de disipación de calor.
Ángulo de inclinación óptimo
Los estudios han demostrado que el ángulo de inclinación óptimo de un sistema fotovoltaico depende no solo de la ubicación geográfica y las variaciones estacionales, sino que también está estrechamente relacionado con las condiciones climáticas locales. En general, el ángulo de inclinación de los paneles PV debe estar cerca de la latitud local para garantizar la máxima recepción de energía radiante del sol. El ángulo de inclinación óptimo generalmente se puede ajustar adecuadamente de acuerdo con la temporada para adaptarse a diferentes ángulos de luz estacionales.
Optimización en verano e invierno:
1. En verano, cuando el sol se encuentra cerca del cenit, el ángulo de inclinación de los paneles PV se puede bajar adecuadamente para capturar mejor la intensa luz solar directa.
2. En invierno, el ángulo del sol es más bajo, y aumentar apropiadamente el ángulo de inclinación asegura que los paneles fotovoltaicos reciban más luz solar.
Además, se ha encontrado que un diseño de ángulo fijo (generalmente fijo cerca del ángulo de latitud) también es una opción altamente eficiente en algunos casos para aplicaciones prácticas, ya que simplifica el proceso de instalación y aún proporciona una generación de energía relativamente estable en la mayoría de las condiciones climáticas. .
Altura superior óptima
En el diseño de un sistema fotovoltaico en la azotea, la altura superior de los paneles fotovoltaicos (es decir, la distancia entre los paneles fotovoltaicos y el techo) también es un factor importante que afecta su eficiencia de generación de energía. Una elevación adecuada mejora la ventilación de los paneles fotovoltaicos y reduce la acumulación de calor, mejorando así el rendimiento térmico del sistema. Los estudios han demostrado que cuando aumenta la distancia entre los paneles fotovoltaicos y el techo, el sistema puede reducir efectivamente el aumento de la temperatura y, por lo tanto, mejorar la eficiencia.
Efecto de ventilación:
3. En ausencia de una altura superior suficiente, los paneles fotovoltaicos pueden sufrir un rendimiento reducido debido a la acumulación de calor. Las temperaturas excesivas reducirán la eficiencia de conversión de los paneles fotovoltaicos e incluso pueden acortar su vida útil.
4. Un aumento en la altura de separación ayuda a mejorar la circulación del aire debajo de los paneles fotovoltaicos, reduciendo la temperatura del sistema y manteniendo condiciones de funcionamiento óptimas.
Sin embargo, un aumento en la altura de los gastos generales también significa mayores costos de construcción y más requisitos de espacio. Por lo tanto, elegir la altura de sobrecarga adecuada debe equilibrarse de acuerdo con las condiciones climáticas locales y el diseño específico del sistema fotovoltaico.
Experimentos y análisis de datos
Estudios recientes han identificado algunas soluciones de diseño optimizadas al experimentar con diferentes combinaciones de ángulos de techo y alturas aéreas. Al simular y analizar datos reales de varias regiones, los investigadores concluyeron:
5. Ángulo de inclinación óptimo: en general, el ángulo de inclinación óptimo para un sistema fotovoltaico del techo está dentro del rango de más o menos 15 grados de la latitud local. Los ajustes específicos se optimizan según los cambios estacionales.
6. Altura superior óptima: para la mayoría de los sistemas fotovoltaicos de la azotea, la altura de arriba superior óptima es de entre 10 y 20 centímetros. Una elevación demasiado baja puede conducir a la acumulación de calor, mientras que una elevación demasiado alta puede aumentar los costos de instalación y mantenimiento.
Conclusión
Con el avance continuo de la tecnología solar, cómo maximizar la eficiencia de generación de energía de los sistemas fotovoltaicos se ha convertido en un tema importante. El ángulo de inclinación óptimo y la altura superior de los sistemas fotovoltaicos de la azotea propuestos en el nuevo estudio proporcionan soluciones de optimización teóricas que ayudan a mejorar aún más la eficiencia general de los sistemas fotovoltaicos. En el futuro, con el desarrollo del diseño inteligente y la tecnología de big data, se espera que podamos lograr una utilización de energía fotovoltaica más eficiente y económica a través de un diseño más preciso y personalizado.
Tiempo de publicación: Feb-13-2025