Zeitschrift für Grundlagen erneuerbarer Energien und Anwendungen
Offener Zugang

Abstrakt

Energiebedarfsbasiertes Verfahren zur Neigungswinkeloptimierung von Solarkollektoren in Entwicklungsländern

Samer Yassin Alsadi und Yasser Fathi Nassar

Damit Photovoltaikmodule (PV) und Flachkollektoren effizient arbeiten, muss der Neigungswinkel einer der wichtigsten Faktoren sein. Forscher verwenden üblicherweise den Neigungswinkel (Ss), der die vom Kollektor empfangene Sonnenstrahlungsmenge maximiert. Aus wirtschaftlicher Sicht müssen Solarsysteme dem Kunden ein Maximum an Energie liefern, nicht aber ein Maximum an Sonnenstrahlung einfangen. In manchen Situationen besteht ein Missverhältnis zwischen beiden. Solarkollektoren müssen jedoch im richtigen Winkel geneigt werden, um die Leistung des Systems zu maximieren. In diesem Dokument wird der durchschnittliche monatliche Solaranteil des Systems (der Anteil der Energie, der durch Sonnenenergie bereitgestellt wird) als Indikator verwendet, um den optimalen Neigungswinkel (Sf) für ein Solarsystem zu ermitteln. Diese Vorgehensweise ist für die meisten Entwicklungsländer rentabel, in denen es kein Gesetz gibt, das den Energieaustausch zwischen dem Hauptstromanbieter des Landes (in unserem Fall dem allgemeinen Elektrizitätsunternehmen) und den Investoren in Solarenergie (z. B. Hausbesitzern) regelt. Ungeachtet dessen, dass die Sonneneinstrahlung bei optimalem Neigungswinkel basierend auf der maximalen Sonneneinstrahlungssammlung (Ss) 4 % höher ist als bei dem angebotenen Neigungswinkel (Sf), erreichen wir eine Verbesserung des Solaranteilskoeffizienten von 0,31 %, was einer jährlichen Summe von 540 MWh entspricht. Die Sonneneinstrahlung wird mithilfe des Clear Sky ASHRAE-Modells berechnet und dann mit einem Vergrößerungsfaktor multipliziert, um den Großteil des Energiebedarfs abzudecken. Dieser Faktor stellt physikalisch den Solarumwandlungswirkungsgrad multipliziert mit der Fläche der Sonnenkollektoren dar. Wenn der gesamte monatliche Energiebedarf vorliegt, kann der monatliche Solaranteilskoeffizient berechnet werden, indem die gesamte monatlich vom Solarsystem gelieferte Energie durch den gesamten monatlichen Energiebedarf geteilt wird.