Con la creciente demanda mundial de energía renovable, la tecnología fotovoltaica (solar) se ha utilizado ampliamente como un componente importante de la energía limpia. Optimizar el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos para mejorar la eficiencia energética durante su instalación se ha convertido en un tema crucial para investigadores e ingenieros. Estudios recientes han propuesto ángulos de inclinación y alturas de elevación óptimos para sistemas fotovoltaicos en tejados, lo que aporta 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 azotea se ve afectado por diversos factores, entre los que destacan el ángulo de la 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 de la azotea afectan la generación de energía de los paneles fotovoltaicos. Entre estos factores, el ángulo de inclinación y la altura de los paneles fotovoltaicos son dos variables importantes que afectan directamente su recepción de luz y la eficiencia de disipación de calor.
Ángulo de inclinación óptimo
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 también de las condiciones climáticas locales. En general, el ángulo de inclinación de los paneles fotovoltaicos debe ser cercano a la latitud local para garantizar la máxima recepción de la energía radiante del sol. El ángulo de inclinación óptimo suele ajustarse según la estación para adaptarse a los diferentes ángulos de luz estacionales.
Optimización en verano e invierno:
1. En verano, cuando el sol está cerca del cenit, el ángulo de inclinación de los paneles fotovoltaicos se puede reducir adecuadamente para captar mejor la intensa luz solar directa.
2. En invierno, el ángulo del sol es más bajo y aumentar adecuadamente el ángulo de inclinación garantiza que los paneles fotovoltaicos reciban más luz solar.
Además, se ha descubierto que un diseño de ángulo fijo (generalmente fijado cerca del ángulo de latitud) también es una opción muy 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 óptima por encima de la cabeza
En el diseño de un sistema fotovoltaico en azotea, la altura de los paneles fotovoltaicos (es decir, la distancia entre estos y el techo) también es un factor importante que afecta la 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. Diversos estudios han demostrado que, al aumentar la distancia entre los paneles fotovoltaicos y el techo, el sistema puede reducir eficazmente el aumento de temperatura y, por lo tanto, mejorar la eficiencia.
Efecto de ventilación:
3. Si no se dispone de suficiente altura, los paneles fotovoltaicos pueden verse afectados por la acumulación de calor. Las temperaturas excesivas reducen 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 de la altura de elevación también implica mayores costos de construcción y mayores requisitos de espacio. Por lo tanto, la elección de la altura de elevación adecuada debe equilibrarse según 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 mediante la experimentación con diferentes combinaciones de ángulos de techo y alturas de techo. Mediante la simulación y el análisis de datos reales de varias regiones, los investigadores concluyeron:
5. Ángulo de inclinación óptimo: En general, el ángulo de inclinación óptimo para un sistema fotovoltaico en tejado se encuentra dentro de un rango de ±15 grados con respecto a la latitud local. Se optimizan ajustes específicos según los cambios estacionales.
6. Altura óptima: Para la mayoría de los sistemas fotovoltaicos en tejados, la altura óptima se sitúa entre 10 y 20 centímetros. Una altura demasiado baja puede provocar acumulación de calor, mientras que una altura demasiado alta puede aumentar los costes de instalación y mantenimiento.
Conclusión
Con el continuo avance de la tecnología solar, maximizar la eficiencia de generación de energía de los sistemas fotovoltaicos se ha convertido en una cuestión crucial. El ángulo de inclinación y la altura de elevación óptimos de los sistemas fotovoltaicos en tejados, propuestos en el nuevo estudio, proporcionan soluciones teóricas de optimización 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 un uso más eficiente y económico de la energía fotovoltaica mediante un diseño más preciso y personalizado.
Hora de publicación: 13 de febrero de 2025