Есть два основных фактора влияющие на эффективность работы солнечных батарей: В вашем городе достаточно солнечных дней и малооблачно и наоборот мало солнечных дней. Так существенное влияние на эффективность оказывают соседние здания и высокие деревья. Обследование препятствий на уточнение количества солнечных дней на этапе проектирования помогут максимально увеличить производительность солнечных панелей
Путь солнца через небо
Путь солнца по небу меняется со временем года. На двух равноденствиях солнце поднимается на восток и наступает на запад. В солнечный полдень на равноденствиях высота солнца составляет 90 минус местная широта. Например, если вы живете в области г. Ростова-на-Дону с широтой 40 градусов, высота солнца в полдень на равноденствиях будет равна 90 - 40 = 50 град. Длина дня на равноденствии повсюду на земле составляет 12 часов. Весеннее равноденствие происходит 21 марта и осеннее равноденствие 21 сентября.
Зимнее солнцестояние - самый короткий день в году и происходит 21 декабря в северном полушарии. В этот день солнце поднимется хорошо к югу от востока и будет хорошо расположено к югу от запада. Высота Солнца в солнечный полдень будет на 23,5 градуса меньше, чем на равноденствие, или 50 -23,5 = 26,5 градусов. Это будет самое низкое, что солнце полудня будет в небе весь год.
Летнее солнцестояние - самый длинный день в году и происходит 21 июня в северном полушарии. В этот день солнце поднимется к северу от востока, и оно будет хорошо расположено к северу от запада. Высота Солнца в солнечный полдень будет на 23,5 градуса больше, чем на равноденствие, или 50 + 23,5 = 73,5 градуса. Это будет самое высокое, что солнце полудня будет в небе весь год.
23,5 градуса, упомянутые выше, являются наклоном оси вращения Земли относительно плоскости земной орбиты. Летнее солнцестояние в северном полушарии происходит, когда северный полюс наклонен к солнцу и зимнее солнцестояние, когда северный полюс отклоняется от Солнца.
При планировании местоположения солнечного коллектора важно следить за тем, чтобы солнце светило на коллекторе в течение всех частей года, в которые вы хотите. Об этом вам расскажет следующее обследование местности.
Обследование препятствий
Обследование препятствий позволяет вам проверить блокировку солнца, строениями, деревьями, холмами и т. д.
Вам понадобится следующее
- График солнца для вашего района (см. Ниже)
- Устройство для измерения высоты и азимутальных углов (см. Ниже)
Графики Sun доступны здесь: http://solardat.uoregon.edu/SunChartProgram.html . Просто введите свой почтовый индекс, загрузите pdf-версию Sun Chart и распечатайте ее. График Солнца показывает положение (азимут и высоту) солнца на каждую минуту года - все на одном листе бумаги! Стоит потратить несколько минут на изучение карты Солнца и понимание того, как она работает. Это отличный способ проверить ваше понимание движения солнца в небе в течение дня и года.
Вам также необходимо будет измерить размеры азимута солнца и углов места.
Сделайте датчик высоты
- Вставьте один экземпляр на кусок картона.
- Обрежьте картон вдоль линии сайта (вы разместите его вдоль этого края для измерений высоты)
- Поместите небольшой гвоздь через центр справочного круга, где встречаются все линии
- Свяжите один конец легкой струны с гвоздем, а другой конец - с любым небольшим весом (например, болтом или гайкой)
Сделайте азимутальный угол
- Вставьте другую копию на другой кусок картона.
- Найдите тонкий, прямой кусок дерева (например, деревянный карандаш) и просверлите небольшое отверстие рядом с одним концом. Вы будете размещать этот указатель для измерения азимутальных углов.
- Поместите небольшой гвоздь через просверленное отверстие, а затем через центр контрольного круга.
Выполнение обследования местности
Настройте достаточно ровную поверхность.
Прикрепите к столбу азимутальный угол, чтобы 180 на синей азимутальной шкале соответствовали истинному югу. Вот несколько способов определить где находиться настоящий юг (https://www.builditsolar.com/SiteSurvey/FindingSouth.htm) .
Измерьте азимут и углы места для каждой из высоких точек вдоль вашего горизонта. Начните с северо-востока и проведите свой путь через юг на северо-запад. Чтобы измерить азимутальный угол объекта, расположите его вдоль указателя, который вы прикрепляете к азимутальному датчику, и переместите его, пока он не выстроится вместе с объектом. Затем прочитайте азимутальный угол от азимутального датчика, где указатель проходит шкалу азимутального угла. Измерьте угол места для одного и того же объекта, прицелившись вдоль линии зрения на уровне высоты. Прочитайте угол места, где строка пересекает шкалу углов места. Убедитесь, что строка не привязана к датчику, когда вы делаете чтение. Отметьте азимут и углы места каждой высокой точки на диаграмме Солнца, когда вы идете с точкой.
Чтение результатов
Для большинства типов солнечных панелей бедет достаточно, если у вас есть 5 или 6 часов разблокированного солнца, которое примерно сосредоточено вокруг солнечного полудня. Если у вас есть блокировки в течение этого 6-часового периода, вам нужно оценить, как долго они находятся, и в какое время года они происходят.
Если блокировки являются серьезными, то вы можете рассмотреть: 1) перемещение коллектора в лучшее место; 2) обрезание препятствия (полезно для деревьев - не очень хорошо для зданий и гор) или 3) нацеливание коллектора таким образом, чтобы оно более свободное солнце - например, если солнце хорошее утром, но заблокировано в половине дня, вы можете подумать о том, чтобы направить коллекционер немного к востоку от юга, чтобы получить больше утреннего солнца.
Для применений солнечного обогрева у вас должно быть хорошее солнце в зимние месяцы (когда солнце является самым низким, а блокировки - скорее всего). Для нагрева воды некоторые блокировки в середине зимы могут быть приемлемыми, так как вы все равно получите хорошее нагревание воды в остальное время года.
Блокировки, вызванные лиственными деревьями, могут быть приемлемыми для солнечных применений, таких как обогрев помещений, поскольку деревья будут пропускать большую часть света, когда листья уходят зимой.
Если вы хотите, вычислить как конкретное препятствие может снизить производительность, запустите инструмент Radiation On Collector (https://www.builditsolar.com/Tools/RadOnCol/radoncol.htm) . Посмотрите на почасовые входы солнечной энергии и посмотрите, какой процент от общего количества солнечных батарей на день блокирует препятствия.
Фотогальванические панели могут быть особенно чувствительны к частичному затенению. Затенение даже небольшой части панели может значительно сократить выход энергии от панелей.
Кроме того, имейте в виду, что деревья растут.
Альтернативный подход
Еще один способ сделать исследование солнечной площадки - построить простую модель вашего дома и любые препятствия, которые могут заблокировать солнце, используя компьютерный графический инструмент, который способен показать, как солнце будет светь на дом или коллекторе в любое время дня на весь год.
Одна очень простая в использовании и бесплатная программа для этого - инструмент рисования SketchUp, которая бесплатна для загрузки в Google (https://www.builditsolar.com/References/SunChartRS.htm#Overhangs)