Dacă te gândești să instalezi un sistem de panouri fotovoltaice la domiciliu sau la sediul firmei, probabil că te întrebi deja cum să alegi cea mai bună orientare și înclinare pentru panourile fotovoltaice. Aceste aspecte, deseori trecute cu vederea, sunt, de fapt, foarte importante, deoarece, alături de poziționare, orientarea și înclinația optime a panourilor fotovoltaice sau solare influențează direct cantitatea de energie electrică care poate fi produsă de sistem.
Tocmai de aceea, în acest articol, vei afla mai multe detalii despre amplasarea, orientarea și unghiurile de înclinare a panourilor fotovoltaice. Vei afla ce reprezintă aceste noțiuni, de ce sunt importante de luat în considerare cu atenție la montarea panourilor fotovoltaice, cum se calculează unghiurile de înclinare a panourilor fotovoltaice cu orientare optimă, ce avantaje suplimentare are orientarea panourilor fotovoltaice est-vest precum și de ce este important să apelezi la o firmă autorizată pentru instalarea și montarea sistemului fotovoltaic.
Cuprins
1. Orientarea panourilor fotovoltaice: ce este și de ce este importantă?
Panourile fotovoltaice sunt, după cum știi deja, dispozitive care transformă radiația solară în energie electrică. Desigur, montarea panourilor fotovoltaice prezintă numeroase beneficii, cum ar fi:
- produc energie curată și regenerabilă, care nu poluează mediul și nu contribuie la schimbările climatice;
- reduc costurile cu energia electrică, deoarece permit alimentarea autonomă a consumatorilor electrici;
- cresc valoarea proprietății, deoarece un sistem de panouri fotovoltaice instalat este un plus pentru orice locuință sau afacere;
- oferă independență energetică, deoarece nu vei mai depinde de rețeaua electrică și de fluctuațiile prețurilor la energie.
Totuși, panourile fotovoltaice prezintă și unele provocări, cum ar fi:
- necesită o investiție inițială destul de mare, dar care se amortizează în timp, în funcție de performanța sistemului;
- depind de condițiile meteorologice, care pot varia de la o zi la alta și de la o zonă la alta;
- necesită o instalare și o montare profesională, care să respecte normele și standardele de siguranță și calitate.
Pentru a depăși aceste provocări și a te bucura de beneficiile panourilor fotovoltaice, trebuie să știi exact cum se montează panourile fotovoltaice și să alegi soluția potrivită de amplasare a panourilor fotovoltaice achiziționate în funcție de nevoile de consum de electricitate și de bugetul de care dispui.
Unul dintre cei mai importanți factori care influențează foarte mult eficiența și rentabilitatea sistemului este orientarea panourilor fotovoltaice.
Orientarea panourilor fotovoltaice reprezintă direcția spre care sunt îndreptate panourile față de punctele cardinale (nord, sud, est, vest). Această orientare influențează cantitatea de radiație solară pe care o captează panourile, care, la rândul ei, influențează randamentul și eficiența totală a sistemului fotovoltaic.
Radiația solară este energia pe care o emite soarele și care poate fi transformată prin intermediul sistemelor fotovoltaice în energie electrică. Radiația emisă de Soare și primită de o anumită zonă de pe Pământ variază în funcție de poziția geografică a locației, de mișcarea de rotație a Globului Pământesc pe parcursul anului, de axa de înclinare a planetei noastre, de condițiile meteorologice și de obstacolele care pot face umbră panourilor fotovoltaice instalate.
Pentru a maximiza producția de energie electrică, panourile fotovoltaice trebuie să fie cât mai perpendiculare pe razele solare, adică să aibă un unghi de incidență cât mai mic. Unghiul de incidență este unghiul dintre raza solară și normala la suprafața panoului.
Dacă panourile fotovoltaice sunt orientate spre o direcție care nu corespunde cu direcția soarelui, atunci unghiul de incidență va fi mai mare, ceea ce va reduce intensitatea și durata expunerii la soare. Acest lucru va duce, implicit, la o scădere a randamentului și a eficienței sistemului fotovoltaic.
De exemplu, dacă panourile fotovoltaice sunt orientate spre nord în emisfera nordică, atunci acestea vor fi expuse la soare doar în timpul verii, când soarele este la zenit, adică la punctul cel mai înalt de pe bolta cerească. În restul anului, panourile vor fi în umbră, deoarece soarele va fi mai jos raportat la linia orizontului, lucru care va duce la o producție de energie foarte redusă.
Prin urmare, orientarea panourilor fotovoltaice este un aspect esențial pentru optimizarea producției de energie electrică a unui sistem fotovoltaic. În general, se recomandă ca panourile fotovoltaice să fie orientate spre sud în emisfera nordică a planetei și spre nord în emisfera sudică, deoarece acestea sunt direcțiile în care soarele este prezent cel mai mult timp pe parcursul anului. De exemplu, pentru montarea panourilor fotovoltaice în România, țără aflată în emisfera nordică a planetei, orientarea panourilor fotovoltaice din cadrul sistemului se face către sud, suprafața panourilor fiind astfel expusă la cea mai mare cantitate de radiații solare în timpul zilei.
Totuși, amplasarea panourilor fotovoltaice poate fi influențată și de alți factori, cum ar fi forma și dimensiunea acoperișului, scopul sistemului solar (maximizare sau uniformizare a producției de energie), consumul de energie pe parcursul zilei etc. De aceea, este important să se facă o analiză amănunțită a fiecărui caz în parte, pentru a alege o orientare optimă a panourilor solare sau fotovoltaice.
2. Gradul de înclinare al panourilor fotovoltaice – deosebirea față de orientarea panourilor solare
Spre deosebire de noțiunea de orientare, înclinarea panourilor fotovoltaice reprezintă unghiul pe care îl formează suprafața unui panou față de orizontală sau față de planul acoperișului. Unghiul de înclinare al panourilor fotovoltaice este un alt factor esențial de influență a performanței și eficienței sistemului de producere a energiei solare, deoarece determină gradul de perpendicularitate a panourilor față de razele solare.
Razele solare, ca radiații electromagnetice emise de Soare, au o lungime de undă variabilă, în funcție de spectrul de radiații care poate varia de la ultraviolet la infraroșu. Emisia acestor radiații variază în funcție de înălțimea Soarelui pe bolta cerească, poziție care depinde de latitudinea locației, de variația sezonieră (lunară) a poziției Soarelui, de ora din zi la care se face observația și de condițiile meteorologice.
Pentru a maximiza producția de energie electrică, panourile fotovoltaice trebuie să fie cât mai aproape de perpendicular pe razele solare, adică să aibă un unghi de incidență cât mai mic. Unghiul de incidență este unghiul dintre raza solară și normala la suprafața panoului.
Dacă panourile fotovoltaice au o înclinare prea mare sau prea mică față de orizontală, atunci unghiul de incidență va fi mai mare, ceea ce va reduce intensitatea și durata expunerii la Soare. Acest lucru va duce la o scădere a randamentului și a eficienței sistemului fotovoltaic.
De exemplu, dacă panourile fotovoltaice au o înclinare de 0°, adică sunt paralele cu orizontala terestră, atunci acestea vor fi expuse la soare doar în timpul verii, când Soarele este la zenit, adică la punctul cel mai înalt de pe bolta cerească. În restul anului, panourile vor fi expuse la un unghi foarte mic față de astrul zilei, ceea ce va duce la o producție de energie foarte redusă.
Prin urmare, calculul înclinației optime a panourilor fotovoltaice este un alt aspect esențial pentru optimizarea producției de energie solară a sistemului. În general, se recomandă ca înclinarea panourilor fotovoltaice să fie egală cu latitudinea locației, deoarece aceasta este valoarea medie a înălțimii soarelui pe parcursul anului.
Totuși, înclinarea panourilor fotovoltaice poate fi influențată și de alți factori, cum ar fi tipul de sistem fotovoltaic (fix sau mobil cu trackere), scopul sistemului (maximizare sau uniformizare a producției de energie), gradul de înclinare al acoperișului, consumul de energie total al consumatorilor pe parcursul zilei etc. De aceea, este important să apelezi la experți în domeniu care își pot face o analiză amănunțită amplasamentului, pentru a alege cea mai potrivită înclinare pentru panourile fotovoltaice.
3. Calculul înclinației, orientării și poziționării panourilor fotovoltaice în funcție de parametrii geografici și astronomici
După ce am înțeles ce este și de ce este importantă poziționarea, amplasarea, orientarea și înclinația optime a panourilor fotovoltaice, ne rămâne să aflăm cum se pot alege cât mai corect unghiurile pentru sistemul nostru solar. Pentru această operațiune, există mai multe metode de calcul, care se bazează pe date geografice, astronomice și meteorologice.
Una dintre cele mai simple metode de calcul a orientării și înclinării optime a panourilor fotovoltaice este folosirea unor formule matematice, care țin cont de latitudinea locației, de variația sezonieră a poziției Soarelui și de scopul sistemului solar.
În general, așa cum ai observat deja, se știe că orientarea optimă a panourilor fotovoltaice este spre sud în emisfera nordică și spre nord în emisfera sudică. Totuși, în funcție de latitudinea locației, se poate aplica o corecție de câteva grade, pentru a compensa devierea soarelui față de ecuator.
În ceea ce privește calculul înclinației optime a panourilor fotovoltaice, această operațiune depinde de scopul sistemului:
- dacă se dorește maximizarea producției de energie pe parcursul anului, atunci înclinarea optimă este egală cu latitudinea locației;
- dacă se dorește uniformizarea producției de energie pe parcursul zilei în sezonul cald, atunci înclinarea optimă este egală cu latitudinea locației minus 15° pe timp de vară;
- dacă se dorește maximizarea producției de energie în timpul iernii, atunci înclinarea optimă este egală cu latitudinea locației plus 15°.
De exemplu, dacă locația noastră este în orașul Galați, România, localitate care are o latitudine de aproximativ 45.43° N, atunci orientarea optimă a panourilor fotovoltaice este spre sud, cu o corecție de -5°, adică 185° față de nord. Înclinația optimă a panourilor fotovoltaice depinde de nevoia de producție de energie solară:
- dacă vrei să maximizezi producția de energie pe parcursul anului, atunci unghiul de înclinare optim este 45.43°, unghi egal cu latitudinea amplasării panourilor fotovoltaice;
- dacă vrei producție uniformă de energie vara, atunci unghiul de înclinare al panourilor fotovoltaice este 30.43° (adica 45.43° N latitudine nordică minus 15°, unghi de corecție);
- în mod similar, dacă este nevoie de producție de energie solară optimă în timpul iernii, atunci înclinația panourilor fotovoltaice este 60.43° ( 45.43° N + 15°).
O altă metodă de calcul a orientării și înclinării optime a panourilor fotovoltaice este folosirea unor instrumente online, care oferă rezultate mai precise și mai ușor de interpretat. Aceste instrumente folosesc date geografice, astronomice și meteorologice pentru a genera diagrame, grafice și tabele, care arată producția de energie estimată pentru diferite orientări și înclinări ale panourilor fotovoltaice.
Un exemplu de astfel de instrument este PVGIS (Photovoltaic Geographical Information System), care este disponibil gratuit pe internet. PVGIS permite introducerea locației, a tipului de sistem solar (fix sau mobil), a dimensiunii și a eficienței panourilor fotovoltaice și a altor parametri opționali. Apoi, PVGIS generează o hartă interactivă, care arată producția de energie estimată pentru diferite orientări și înclinări ale panourilor fotovoltaice, precum și o serie de grafice și tabele, care arată variația producției de energie pe parcursul anului, al lunii și al zilei.
O a treia metodă de calcul a orientării și înclinării optime a panourilor fotovoltaice este folosirea unor aplicații mobile, care oferă rezultate mai rapide și mai ușor de aplicat. Aceste aplicații folosesc senzorii și camera telefonului mobil pentru a măsura orientarea și înclinarea acoperișului, și pentru a arăta producția de energie estimată pentru diferite orientări și înclinări ale panourilor fotovoltaice.
Un exemplu de astfel de aplicație este Solar Panel Orientation, care este disponibilă gratuit pe Google Play. Solar Panel Orientation permite plasarea telefonului mobil pe acoperiș, și afișează orientarea și înclinarea acoperișului, precum și producția de energie estimată pentru diferite orientări și înclinări ale panourilor fotovoltaice.
Acestea sunt doar câteva dintre metodele de calcul a orientării și înclinației optime a panourilor fotovoltaice, care te pot ajuta să alegi cea mai bună soluție pentru sistemul solar. Totuși, trebuie să ții cont că aceste metode oferă doar estimări, care pot fi influențate de factori reali, cum ar fi condițiile meteorologice, calitatea panourilor fotovoltaice, tipul acestora, pierderile prin cabluri și invertoare, gradul de înclinare al terenului de amplasament sau al acoperișului pe care sunt montate panourile etc. De aceea, este recomandat să apelezi la o firmă autorizată, care să-ți ofere o evaluare profesională și servicii adecvate de montare a panourilor fotovoltaice și de orientare a acestora în mod optim față de variabilele proprii locației de instalare.
3.1 Orientarea panourilor fotovoltaice est-vest – soluție alternativă de eficientizare a producției de energie electrică
În afară de variabilele menționate, orientarea panourilor fotovoltaice est-vest este o soluție alternativă la orientarea clasică spre sud sau nord, soluție care poate fi aplicată în anumite situații, mai ales atunci când acoperișul nu permite o orientare optimă sau când se dorește o distribuție uniformă a producției de energie solară pe parcursul zilei.
Orientarea panourilor fotovoltaice pe direcțiile est-vest presupune împărțirea acestora în două grupuri, unul orientat spre est și altul spre vest, astfel încât să capteze mai multă radiație solară pe parcursul zilei, de la răsărit la apus. Acest lucru are sens deoarece Soarele se mișcă de la est la vest pe bolta cerească a emisferei nordice și are o înălțime variabilă în funcție de sezon.
Orientarea panourilor fotovoltaice est-vest este o soluție potrivită în următoarele situații:
– când acoperișul nu permite o orientare spre sud sau nord, deoarece are o formă neregulată, sau este orientat spre alte direcții;
– când consumul de energie este mai mare dimineața și seara, deoarece panourile orientate spre est vor produce mai multă energie la răsărit, iar cele orientate spre vest vor produce mai multă energie la apus;
– când se dorește o distribuție uniformă a energiei pe parcursul zilei, deoarece panourile orientate spre est și spre vest vor produce energie în intervale diferite, ceea ce va reduce dependența de rețeaua electrică și va crește autonomia sistemului fotovoltaic.
Orientarea panourilor fotovoltaice est-vest are mai multe avantaje, cum ar fi:
– creșterea producției de energie, deoarece panourile vor capta mai multă radiație solară pe parcursul zilei, comparativ cu panourile orientate strict spre sud (sau nord in emisfera sudică), care vor avea un vârf de producție la amiază, când soarele este la zenit;
– reducerea dependenței de rețeaua electrică, deoarece panourile vor produce energie în intervale diferite, ceea ce va reduce nevoia de a cumpăra sau de a vinde energie de la sau către rețea, și va crește autonomia sistemului solar;
– diminuarea pierderilor prin cabluri și invertoare, deoarece panourile vor produce energie la o tensiune mai mică, ceea ce va reduce rezistența și căldura generate de cabluri și invertoare și va crește eficiența sistemului;
– reducerea costurilor cu întreținerea, deoarece o mai mică suprafață a panourilor va fi expusă la depunerea de zăpadă sau frunze, care pot reduce performanța și durata de viață a sistemului solar.
Acestea sunt doar câteva dintre avantajele orientării panourilor fotovoltaice est-vest, care îți poate oferi o soluție mai eficientă și mai rentabilă pentru sistemul tău de producție a energiei solare. Totuși, trebuie să ții cont că această soluție nu este universală și că trebuie să analizezi cu atenție fiecare caz în parte, pentru a alege cea mai potrivită orientare pentru panourile fotovoltaice. De aceea, este recomandat să apelezi la o firmă autorizată, care să îți ofere o evaluare profesională și o instalare corectă a panourilor fotovoltaice.
Așadar, instalarea panourilor fotovoltaice nu este o operațiune simplă, care să poată fi făcută de oricine, fără cunoștințe și echipamente adecvate. Este o operațiune complexă, care implică respectarea unor norme și standarde de siguranță și calitate, iar orientarea și înclinarea corecte a panourilor fotovoltaice sunt elemente esențiale pentru asigurarea eficienței funcționării sistemului.