Egy egyesült államokbeli tudós új megközelítést javasol a napelem panelek optimális dőlési szögének kiszámításához megadott, sík felszínű helyszínen. Véleménye szerint az új technika innovatív hozam-optimalizálási módszerek útját nyithatja meg a napelemes rendszerek telepítése előtt.
Kép:
chrischesneau, pixabay
A New York-i Egyetem kutatója, Christian Stefano Schuster, új technikát javasol a napelem panelek optimális dőlésszögének kiszámítására, amely sík területen és megadott helyszínen alkalmazható.
A ScienceDirect honlapján közzétett, A talajon elhelyezett napelem panelek optimális dőlési szögének kérdése, vagy szögbeállítástól függő éves napfénybesugárzásuk (The quest for the optimum angular-tilt of terrestrial solar panels or their angle-resolved annual insolation) című tanulmányban leírja, hogy az új megközelítés alapját a több, ingyenesen hozzáférhető, műhold által kinyert adat termék képezi, amelyekről Schuster azt állítja, hogy képesek teljes mértékben követni – az égbolt bármely napfénybesugárzás szintje esetén – a percenként változó globális nap-színképet sok éven keresztül.
„Míg az időn alapuló felbontású éves napfénybesugárzási profilok egymáshoz képest jelentős eltérést mutathatnak, a nap dőlésszögén alapuló profilok a klíma feltételei szerint stabilnak bizonyultak, és a földrajzi szélesség alapján megdöntött profiloknál még a helyszíntől is függetlenek“ – erősítette meg.
A megfelelő nap-színkép értékelése
Schuster hangsúlyozta, hogy a megfelelő dőlésszög kiszámításához a helyszín tengerszint feletti magasságán, földrajzi szélességén és hosszúságán túl a telepítőknek figyelembe kell venniük a Föld forgását, merőlegestől való eltérését, pályája excentrikus voltát, és a Nap körüli pályán történő keringését is.
Azt is megemlítette, hogy az ismétlődő hőmérsékleti szélsőségek, az atmoszféra szennyezettségének magasabb foka, az éleződő vízhiány és a folyók katasztrófákat okozó dinamikája is következményekkel járhat a nap-színképre és a zóna fényvisszaverődésére nézve. „Végső soron a tényleges nap-színkép marad a legfontosabb paraméter, amelyet ismernünk kell, mert az összes többi paraméter közvetve vagy közvetlenül ennek függvénye“ – pontosított a kutató.
A javasolt modellről azt mondják, hogy képes reális sugárzási profilok létrehozására, de ahogy Schuster írta, nem képes illeszkedni a valós életben mért adatokhoz. „Például nem korrelálnak a közeli helyszínek külön végzett szimulációi“ – állította.
Képes viszont pontosan elemezni a napfénybesugárzás szintjét a dőlésszög függvényében, valamint a nap beesési szögével fennálló összefüggést is.
A nap-színkép összehasonlítása
Schuster arra használta módszerét, hogy összehasonlítson hosszú távú, átlagos nap-színképeket különböző klímájú helyszíneken, például Trondheim-ben (Norvégia), Párizsban (Franciaország), Kairóban (Egyiptom) és Nairobiban (Kenya), amelyeket eltérő klímákat képviselő helyszínként választottak ki. „Míg Nairobi színképe minőségi szempontból az infravörös tartomány közvetlen közelében szenvedi el a legnagyobb energiaveszteséget, Trondheim vagy Párizs a látható fény tartományában; Kairó színképe ezzel szemben leginkább az AM 1.5G normára emlékeztet, mivel láthatóan csupán egy 0,6-es léptéktényezőnyi eltérést mutat“ – jelezte a tanulmány.
Az Egyesült Államok energiáért és megújuló energiáért felelős minisztériumának Energia Labortóriuma (US Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory, NREL) által létrehozott AM 1.5G szabványos nap-színkép azon két meglévő norma egyike, amelyet talajon, sík, négyzetméterenként 1000 W összesített kapacitású lemezmodulokkal történő használatra szántak.
Környezeti tényezők
A szerző azt állította, hogy a talajon elhelyezett napelem panelek optimális dőlési szögének kérdése nem oldható meg kizárólag a napfénybesugárzási szint alapján, és hogy a napra mint erőforrásra vonatkozó adatok is döntő tényezőnek számítanak. Felsorolja azokat a környezeti tényezőket, amelyek a legjelentősebb mértékben befolyásolják egy napenergiával működő rendszer kimenő teljesítményét annak teljes élettartama alatt, ezek a következők: jég, hó, napi hő- és lehűlési ciklusok, illetve a megkeményedett por, homok, pollen, falevelek és madárürülék.
„Amennyiben környezeti tényezők és telepítési korlátok miatt nincs mód az optimális dőlésszög egyértelmű meghatározására vagy alkalmazására, akkor érdemes lehet helyette az éves napfénybesugárzási szint ellentétes megközelítését alkalmazni: egy adott dőlésszöghöz a panel reflexiós tulajdonságait optimalizálják annak szögtől függő éves napfénybesugárzási profiljához, mivel ez elsősorban csillagászati tényezők függvénye“ – véli a kutató.
Schusternek meggyőződése, hogy megállapításai innovatív hozam-optimalizálási módszerek előtt nyithatja meg az utat a napelemes rendszerek telepítésénél.
Forrás: pv-magazine
