بالنسبة لهذا السؤال، من الصعب إعطاء إجابة صحيحة تمامًا. أفضل زاوية لألواح الطاقة الشمسية تعتمد على العديد من العوامل، مثل موقعك وحالة الطقس. في الصيف يمكن حساب الزاوية بطرح 15° من خط العرض للموقع، وفي الشتاء بإضافة 15° إلى خط العرض. يمكن لتعديل الزاوية الموسمية زيادة إنتاج الطاقة السنوي بنسبة تصل إلى 15%.
لماذا تُركب الألواح الشمسية بزاوية؟
يتأثر إنتاج الألواح الشمسية بعدة متغيرات، بعضها يمكننا ضبطه والبعض الآخر يحدده موقعنا وبيئتنا.
إحدى الطرق لضمان تحسين إنتاج الطاقة لمجموعة ألواح شمسية بقدرة 450 واط هي ضبط زاوية الميل. البطاريات الشمسية تكون أكثر كفاءة عندما تكون أشعة الشمس عمودية (90°) على سطح اللوح.
تختلف زاوية الميل المثلى حسب الموقع، ويختلف تأثيرها على إنتاج الطاقة الشمسية حسب مستوى الإشعاع في موقعك الجغرافي.
ما هي الزاوية المثلى لألواح الطاقة الشمسية؟
على عكس الاعتقاد الشائع، لا ينتج انخفاض الطاقة بسبب زاوية الميل عن تركيب الخلايا الشمسية، بل ببساطة لأن طاقة الشمس تنتشر على مساحة أكبر عندما تكون الزاوية مائلة.
إذا كانت أشعة الشمس تغطي مترًا مربعًا واحدًا من سطح اللوح عند 90°، فإن نفس طاقة الشمس ستنتشر على 1.5 متر مربع إذا كان اللوح مائلاً بزاوية 45°.
ما هي أقل زاوية يمكن تركيب الألواح الشمسية بها؟
لا توجد زاوية ميل دنيا لألواح الطاقة الشمسية. الحقيقة أنها ستعمل حتى عند 0° أو 90°. الألواح الشمسية المركبة على سطح مسطح ستكون بزاوية 0°، بينما الألواح المركبة على جانب مبنى ستكون بزاوية 90°.
انخفاض إنتاج الطاقة ليس خطيًا حسب زاوية الميل، لأن مزيج الانعكاس والضوء غير المباشر يولد طاقة أيضًا.
هل يستحق الأمر إمالة الألواح الشمسية؟
تعتمد زاوية الميل الموصى بها لمجموعة الألواح الشمسية على موقعك الجغرافي، لكن الأمر أكثر تعقيدًا من ذلك!
يوضح الجدول أدناه الفرق في طاقة الشمس التي تسقط على سطح لوح مسطح مقارنة بلوح مركب بزاوية ميل 50° في دنفر، كولورادو.
في دنفر، كمية طاقة الشمس التي تسقط على لوح شمسي مسطح هي تقريبًا 50% من تلك التي تسقط على لوح مركب بزاوية 50°. هذا انخفاض كبير.
ومع ذلك، في الصيف العالي، كمية الطاقة التي تسقط على الألواح المركبة بشكل مسطح أكثر من الألواح المائلة. هذا يعني أنه يجب أخذ الإشعاع السنوي في الاعتبار قبل تحديد زاوية الميل.
هل يمكن تركيب الألواح الشمسية بشكل مسطح؟
على الرغم من أن الإشعاع يُقاس بالإشعاع المباشر، فإن مزيج الضوء المنتشر والمنعكس يضمن أن الطاقة المولدة على الألواح الشمسية المركبة بشكل مسطح ليست أقل بكثير من تلك المركبة بزاوية.
يوضح الجدول أدناه متوسط الانخفاض المقدر في إنتاج الطاقة لمجموعة ألواح شمسية عند زوايا ميل مختلفة في شمال وجنوب الولايات المتحدة الأمريكية.
ملاحظة: سيكون هناك أيضًا تباين كبير من الشرق إلى الغرب. لهذا السبب من الأفضل الحصول على تقديرات دقيقة من محترفي الطاقة الشمسية لموقعك واتجاهك الدقيق.
كيف أضبط زاوية الألواح الشمسية؟
بينما من الممكن إضافة نظام آلي بمحرك لتحريك الألواح الشمسية بحيث تكون دائمًا عمودية على أشعة الشمس (تتبع الشمس)، فإن هذه الأنظمة مكلفة.
قد يكون من الأكثر فعالية من حيث التكلفة ضبط زاوية الألواح الشمسية على إطار قابل للتحريك وتعديل زاوية الميل مرتين فقط في السنة، في الصيف والشتاء.
هذا يتطلب الصعود إلى السطح وتغيير زاوية الميل يدويًا، لكن ما هي أفضل زاوية ميل لمجموعة الألواح الشمسية الخاصة بك لتحسين إنتاج الطاقة؟
هل يجب أن تواجه الألواح الشمسية الجنوب؟
في نصف الكرة الشمالي، الجنوب تمامًا هو المثالي، ولكن إذا لم يكن ذلك ممكنًا، فإن أي انحراف نحو الجنوب مع الشرق/الغرب سيكون مقبولًا.
الإشعاع لا يأتي فقط بشكل مباشر، بل أيضًا بشكل منتشر ناتج عن الانعكاس من جزيئات في الغلاف الجوي. هذا يعني أن هناك دائمًا ضوء شمس غير مباشر لتوليد بعض الطاقة الشمسية.
تميل الأنظمة الشمسية الحديثة إلى وجود محولات صغيرة (ميكروإنفيرتر) مركبة لكل لوح أو لمجموعة من الألواح.
يمكن للميكروإنفيرترات تحسين إنتاج الطاقة لمجموعات الألواح الشمسية ذات الاتجاهات المختلفة بحيث لا يقلل اختلاف إنتاج مجموعة واحدة من إنتاج النظام بأكمله.
الاتجاه الوحيد الذي يجب تجنبه إذا أمكن هو الشمال تمامًا، لأن الألواح الشمسية لن تتعرض لأشعة الشمس المباشرة – وهذا ليس مثاليًا!
