Com a crescente demanda global por energia renovável, a tecnologia fotovoltaica (solar) tem sido amplamente utilizada como um componente importante da energia limpa. A otimização do desempenho de sistemas fotovoltaicos para melhorar a eficiência energética durante sua instalação tornou-se uma questão importante para pesquisadores e engenheiros. Estudos recentes propuseram ângulos de inclinação e alturas de elevação ideais para sistemas fotovoltaicos em telhados, gerando novas ideias para melhorar a eficiência da geração de energia fotovoltaica.
Fatores que afetam o desempenho dos sistemas fotovoltaicos
O desempenho de um sistema fotovoltaico de telhado é afetado por diversos fatores, sendo os mais críticos o ângulo de incidência da radiação solar, a temperatura ambiente, o ângulo de montagem e a elevação. As condições de iluminação em diferentes regiões, as mudanças climáticas e a estrutura do telhado afetam o efeito de geração de energia dos painéis fotovoltaicos. Entre esses fatores, o ângulo de inclinação e a altura dos painéis fotovoltaicos são duas variáveis importantes que afetam diretamente sua recepção de luz e sua eficiência de dissipação de calor.
Ângulo de inclinação ideal
Estudos demonstram que o ângulo de inclinação ideal de um sistema fotovoltaico depende não apenas da localização geográfica e das variações sazonais, mas também está intimamente relacionado às condições climáticas locais. Em geral, o ângulo de inclinação dos painéis fotovoltaicos deve ser próximo à latitude local para garantir a máxima captação da energia radiante do sol. O ângulo de inclinação ideal geralmente pode ser ajustado adequadamente de acordo com a estação do ano, a fim de se adaptar aos diferentes ângulos de luz sazonais.
Otimização no verão e no inverno:
1. No verão, quando o sol está próximo do zênite, o ângulo de inclinação dos painéis fotovoltaicos pode ser adequadamente reduzido para capturar melhor a intensa luz solar direta.
2. No inverno, o ângulo do sol é menor e aumentar adequadamente o ângulo de inclinação garante que os painéis fotovoltaicos recebam mais luz solar.
Além disso, descobriu-se que um projeto de ângulo fixo (geralmente fixo próximo ao ângulo de latitude) também é uma opção altamente eficiente em alguns casos para aplicações práticas, pois simplifica o processo de instalação e ainda fornece geração de energia relativamente estável na maioria das condições climáticas.
Altura ideal da cabeça
No projeto de um sistema fotovoltaico de telhado, a altura dos painéis fotovoltaicos (ou seja, a distância entre os painéis fotovoltaicos e o telhado) também é um fator importante que afeta sua eficiência de geração de energia. Uma elevação adequada melhora a ventilação dos painéis fotovoltaicos e reduz o acúmulo de calor, melhorando assim o desempenho térmico do sistema. Estudos demonstraram que, quando a distância entre os painéis fotovoltaicos e o telhado é aumentada, o sistema consegue reduzir efetivamente o aumento de temperatura e, assim, melhorar a eficiência.
Efeito de ventilação:
3. Na ausência de altura suficiente, os painéis fotovoltaicos podem sofrer redução de desempenho devido ao acúmulo de calor. Temperaturas excessivas reduzem a eficiência de conversão dos painéis fotovoltaicos e podem até mesmo encurtar sua vida útil.
4. Um aumento na altura do suporte ajuda a melhorar a circulação de ar sob os painéis fotovoltaicos, reduzindo a temperatura do sistema e mantendo condições operacionais ideais.
No entanto, um aumento na altura da cobertura também significa custos de construção mais altos e maior necessidade de espaço. Portanto, a escolha da altura adequada da cobertura precisa ser equilibrada de acordo com as condições climáticas locais e o projeto específico do sistema fotovoltaico.
Experimentos e Análise de Dados
Estudos recentes identificaram algumas soluções de projeto otimizadas, experimentando diferentes combinações de ângulos de telhado e alturas superiores. Ao simular e analisar dados reais de diversas regiões, os pesquisadores concluíram:
5. Ângulo de inclinação ideal: em geral, o ângulo de inclinação ideal para um sistema fotovoltaico de telhado está dentro da faixa de mais ou menos 15 graus em relação à latitude local. Ajustes específicos são otimizados de acordo com as mudanças sazonais.
6. Altura ideal da cabeça: para a maioria dos sistemas fotovoltaicos de telhado, a altura ideal da cabeça fica entre 10 e 20 centímetros. Uma elevação muito baixa pode levar ao acúmulo de calor, enquanto uma elevação muito alta pode aumentar os custos de instalação e manutenção.
Conclusão
Com o avanço contínuo da tecnologia solar, a maximização da eficiência de geração de energia dos sistemas fotovoltaicos tornou-se uma questão importante. O ângulo de inclinação e a altura ideal dos sistemas fotovoltaicos de telhado propostos no novo estudo fornecem soluções teóricas de otimização que ajudam a melhorar ainda mais a eficiência geral dos sistemas fotovoltaicos. No futuro, com o desenvolvimento do design inteligente e da tecnologia de big data, espera-se que possamos alcançar uma utilização de energia fotovoltaica mais eficiente e econômica por meio de um design mais preciso e personalizado.
Horário da publicação: 13 de fevereiro de 2025