تحسين كفاءة الطاقة الشمسية خلال موجة الحر في يوليو

بينما نستعد لصيف آخر متقرح قريبا ، دعونا نفكر في الألواح الشمسية التي تطفو على أسطح المنازل ، وتكافح الحرارة. غالبا ما يسيء الناس فهم الطاقة الشمسية على الأسطح الكهروضوئية لتزدهر في ظروف الحرارة العالية المشابهة لأنظمة الطاقة الشمسية الحرارية ؛ في الواقع ، ومع ذلك ، فإن الوضع هو عكس ذلك تماما.توفر هذه المقالة تقنيات التصميم والمشتريات اللازمة, بمجرد تنفيذها, سيضمن استقرار نظامك الشمسي خلال موجة الحر المتوقعة في يوليو ويساعدك على تحقيق ذروة إنتاج الطاقة.

ما هي الصفقة الكبيرة مع الحرارة والطاقة الشمسية?

تتمتع الألواح الشمسية الكهروضوئية بالقدرة على تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. ومع ذلك ، تقل إنتاجيتها مع زيادة درجة الحرارة. على عكس ألواح المياه الساخنة الحرارية الشمسية ، بس الشمسية تعمل بشكل أفضل في ظروف أكثر برودة نسبيا. لذلك ، فإن استخدام التصميم الجيد هو عامل رئيسي لمواجهة تأثير الحرارة على خرج الطاقة.

في ظل ظروف الاختبار القياسية ، يتم تعريف طاقة الألواح الشمسية عند درجة حرارة خلية تبلغ 25 درجة مئوية. عند نشرها في ظروف العالم الحقيقي ، سينخفض أداء اللوحة عادة بسبب الزيادة في درجة الحرارة. يعرف الكسر الذي ينخفض به باسم معامل درجة الحرارة (بمكس) ، والذي يتم قياسه عند درجة حرارة خلية التشغيل الاسمية (نوكت). تحدد درجة حرارة الهواء ، من بين معايير أخرى ، درجة حرارة الهواء البالغة 20 دولارا أمريكيا أثناء الاختبارات المعملية.

مع الأخذ في الاعتبار أن متوسط درجة حرارة الهواء حوالي 45 دولارا أمريكيا ، فمن المعقول أن نستنتج أنه في ظروف العالم الحقيقي ، فإن أي يوم تتجاوز فيه درجة حرارة الهواء 20 دولارا أمريكيا سيؤثر سلبا على كفاءة الألواح الشمسية بسبب الحرارة. على الرغم من أن هذا التأثير قد يكون ضئيلا في يوم معتدل ، إلا أن زيادة درجة الحرارة بضع درجات يمكن أن تغير الوضع بشكل كبير.

من بيانات كاليفورنيا العام الماضي ، من الواضح أن درجات الحرارة المرتفعة تشكل تحديا كبيرا في تحسين إنتاج الطاقة الشمسية. شهد نصف الأيام ذروة درجات الحرارة أكثر من 20 درجة ولأكثر من الربع ، ارتفعت درجات الحرارة إلى حوالي 30 درجة. تؤدي مثل هذه الظروف إلى خسائر ملحوظة في الكفاءة المرتبطة بدرجة الحرارة في الألواح الشمسية ، وهو تحد يحتاج إلى حل.

بالتأكيد ، لا تنتج كل الأيام نفس الطاقة الشمسية ، خاصة تلك ذات درجات الحرارة المرتفعة التي غالبا ما يكون لها ساعات ذروة ضوء الشمس. إنه بالفعل سيف ذو حدين. من ناحية ، هناك زيادة في الإشعاع الشمسي ، ومن ناحية أخرى ، تحد في شكل انخفاض كفاءة اللوحة بسبب ارتفاع درجات الحرارة.

بالنظر إلى عدد ساعات ضوء الشمس ، نرى أن معظمها يحدث عندما ترتفع درجات الحرارة أكثر من 20 درجة ، مع أكثر من الثلث حتى في الأيام شديدة الحرارة فوق 30 درجة. تؤكد هذه البيانات على أهمية مراعاة التغيرات في درجات الحرارة عند تقييم فعالية الألواح الشمسية في الظروف الجوية المختلفة.

هل يهم معامل درجة الحرارة?

عند استكشاف استثمارات الطاقة الشمسية ، من المفيد اختيار لوحة شمسية مصممة للعمل على النحو الأمثل في الظروف الحارة. عند مراجعة ورقة البيانات ، استهدف معامل درجة الحرارة (بمكس) مع أصغر قيمة سالبة قريبة من الصفر ، مما يعني انخفاض الطاقة. لذلك ، معلمة مثل -0.37٪ / C ج هو أكثر فائدة من -0.40 ٪ /C ج.

إذا نظرنا إلى الألواح الشمسية ذات الأداء الأعلى والأدنى في درجات الحرارة ، فهناك تباين بنسبة 0.31 ٪ فقط لكل ارتفاع قدره 1 C ج فوق المعيار 25 C ج (على سبيل المثال ، أعلى عند -0.21 ٪ /C ج مقابل الأدنى عند -0.52 ٪ /C ج). ترجمة هذا إلى ظروف العالم الحقيقي ، وهذا يعادل الحد الأقصى لانخفاض الكفاءة المحتملة (من الأعلى إلى الأدنى) من حوالي 3 ٪ في يوم 30° و 6 ٪ في يوم 40 intense مكثفة.

في الواقع ، لا يحدث فقدان الكفاءة بشكل موحد على مدار اليوم ، لأنه يتقلب باستمرار مع درجات الحرارة المتغيرة. نظرا لهذه الطبيعة الديناميكية ، يصبح من الصعب عمليا حساب الكمية المحددة من الطاقة أو الدولارات المحفوظة بين الألواح الشمسية المختلفة من حيث فقدان الكفاءة المرتبط بدرجة الحرارة.

يمكن أن تكون أهمية معامل درجة الحرارة موضوع نقاش. في حين أن بعض الأفراد قد ينظرون إليها على أنها غير مهمة ، فمن الأهمية بمكان أن نتذكر أن الألواح الشمسية ذات معامل درجة الحرارة المنخفضة غالبا ما تتفوق في المواصفات الأخرى أيضا. لذلك ، قد يكون من المفيد أخذها في الاعتبار أثناء عملية الاختيار للجودة الشاملة المرتبطة بها.

تكييف الهواء والطاقة الشمسية

بينما نتحمل موجة حر تلو الأخرى ، فإن المخاوف بشأن ارتفاع نفقات تشغيل مكيف الهواء لها ما يبررها تماما. سيكون من المعقول بالفعل التخطيط بدقة لتحجيم وتصميم نظام شمسي جديد على السطح ، والذي يمكن أن يساعد في تعويض هذه التكاليف بشكل كبير. أفضل الأمثل الإعداد الشمسي الخاص بك هو ، وأكثر عليك حفظ على المدى الطويل.

أول الأشياء أولا

من الضروري التأكيد على أهمية العزل المناسب لمغلف المبنى الخاص بك قبل التفكير في خيار الطاقة الشمسية. الطاقة المجانية الوحيدة حقا هي الطاقة التي لا تستهلكها ، لذلك من الضروري ، على الأقل ، تأكيد كفاية عزل السقف وتصحيح أي فجوات في المداخل أو النوافذ.

بافتراض أن العزل الخاص بك يتم الاعتناء به ، فلنفترض بعد ذلك أنك تريد أن يقوم نظامك الشمسي الجديد على السطح بتعويض نفقات الطاقة لمكيف هواء متوسط الحجم يعمل في ساعات الذروة من اليوم خلال أشد حرارة في العام. سنناقش لاحقا سيناريو الشتاء.

الخياطة الطاقة الشمسية لتحميل مكيف الهواء

إليك طريقة مباشرة من 4 خطوات لتحديد أبعاد النظام الشمسي على السطح المتصل بالشبكة لاستيعاب حمولة مكيف الهواء. قد لا تناسب هذه الاستراتيجية إذا كان لديك أولويات مختلفة أو لنظام خارج الشبكة. أيضا ، يجب استخدامه جنبا إلى جنب مع إرشادات من المثبت الخاص بك.

مس-450 واط الشمسية لوحة المعلمات

1 تحديد قوة مكيف الهواء:

في هذا الرسم التوضيحي ، لنأخذ نظام تيار متردد مقسم 7 كيلو واط (خرج) له حمولة قصوى تبلغ 2.5 كيلو واط. مع القليل من العمليات الحسابية المعقدة ، سننظر في متوسط حمل تشغيل يبلغ 2 كيلو واط.

2 تحديد الاستخدام اليومي للطاقة：

لمعرفة الاستخدام اليومي للطاقة أثناء ظروف الحرارة العالية ، ما عليك سوى مضاعفة متوسط الطاقة مع ساعات التشغيل المتوقعة خلال اليوم الأكثر سخونة.
2 كيلو واط (متوسط الطاقة) س 16 ساعة (وقت التشغيل اليومي) يساوي 32 كيلو واط ساعة (استخدام الطاقة اليومي).

3 تحديد احتياجات الطاقة لأدفأ شهر:

دعونا نضع المزيد من الافتراضات: لنفترض أنك تعيش في كاليفورنيا ، حيث يولد كل كيلوواط (كيلوواط) من الطاقة الشمسية على السطح ما يقرب من 4.4 كيلوواط ساعة (كيلوواط / ساعة) من الطاقة اليومية. ولكن بالنسبة لحساباتنا ، فإننا نركز فقط على احتياجاتك من الطاقة أثناء ظروف الحرارة العالية. ومن ثم ، فأنت بحاجة إلى معرفة إنتاج الطاقة اليومي بالكيلوواط في الساعة لكل كيلوواط مثبت من الطاقة الشمسية خلال الشهر الأكثر سخونة في موقعك. لذلك ، يجب أن تخطط لتركيب 5.8 كيلووات من الطاقة الشمسية يوميا.

4 تحديد طاقة الألواح الشمسية المطلوبة:

قسم استخدام الطاقة اليومي لوحدة تكييف الهواء الخاصة بك عن طريق إنتاج الطاقة اليومي لكل كيلو واط من الطاقة الشمسية.32 كيلو واط (الاستخدام اليومي للطاقة) / 5.8 كيلو واط ساعة (إنتاج الطاقة اليومي لكل كيلو واط من الطاقة الشمسية) = 5.5 كيلو واط (القدرة الشمسية اللازمة على السطح).ما سبق لا يأخذ في الاعتبار أي أحمال منزلية أخرى. إنها مجرد طريقة لحساب الطاقة الشمسية المطلوبة لتشغيل مكيف الهواء خلال الفترة الأكثر سخونة من العام لنظام متصل بالشبكة. هناك العديد من العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها عند تصميم مجموعة شمسية على السطح للأسرة.

اتجاه وضع الألواح الشمسية

يمكن أن يكون توجيه الألواح الشمسية نحو الغرب مفيدا ، خاصة أثناء ظروف الموجة الحارة ، لأنه يزيد من إنتاج الطاقة الشمسية خلال ساعات الذروة بعد الظهر. يتزامن هذا مع أعلى وقت استخدام لمكيف الهواء الخاص بك والأجهزة الأخرى المحتملة داخل منزلك. لذلك ، يمكن لهذا الترتيب تعزيز كفاءة الاستهلاك الذاتي للطاقة.

الألواح الشمسية تفضل الرياح الباردة

تماما كما نستمتع بنسيم منعش في يوم صيفي حار ، وكذلك الألواح الشمسية لدينا. أثبتت الأبحاث أن الرياح لها تأثير تبريد على الخلايا الكهروضوئية ، مما يعزز الإنتاج الكهربائي للألواح الشمسية. من الناحية المثالية ، يجب أن يصل هذا النسيم قبل الساعة 2 مساء ، من الناحية المثالية من الاتجاه الذي تواجهه الألواح.

في الواقع ، في كاليفورنيا ، نحن محظوظون. أولئك الذين يسكنون على بعد 5 أو 10 كيلومترات من الساحل يستفيدون من نسيم البحر الجنوبي الغربي المتسق. عادة ما يبدأ في منتصف النهار تقريبا في معظم أيام الصيف ، باستثناء الأيام الأكثر شدة التي تتجاوز 30 درجة. اتجاه الرياح هذا مفيد بشكل خاص للألواح الشمسية ذات التوجه الغربي ، مما يعزز أدائها.

قضية سونيس الشرق الأوسط للإنتاج