Mennyit számít, ha pontatlan a dőlésszög vagy a tájolás? A Sandia vizsgálata

Röviden: a Sandia National Laboratories egy mintatanulmányban megvizsgálta, mennyit változtat a napelemes rendszer éves termelésén, ha a panel dőlésszöge vagy tájolása néhány fokkal eltér az előírttól. A hatás kicsi, főleg, ha a panel a hely szélességi fokának megfelelő szögben, dél felé áll.

A vizsgálat felállítása

A napelemes teljesítménymodellek egyik legfontosabb bemenete a panel síkjára jutó sugárzás. Ha a sugárzásmérő rosszul van beállítva a panelhez képest, vagy a panel tájolása eltér az előírttól, romlik az előrejelzés pontossága. A mintatanulmány azt vizsgálja, mennyire érzékeny a várható éves energia a beállítási hibákra.

A hibát a dőlésszög és az azimut (tájolás) eltérésével írják le. A példában egy szélességi fokkal azonos dőlésszögű, pontosan délre néző panelt feltételeznek Albuquerque-ben (szélesség 35,05°). A dőlésszög hibája a panel síkjára jutó sugárzás relatív nagyságát érinti, de a napi jel alakját nem: a nap eleje és vége ugyanaz marad. Az azimut hibája viszont a napi jel alakját változtatja meg.

A forrás derült égboltra számított, perces felbontású éves sugárzásjelet használt, a talajról visszavert összetevőnél 0,2-es albedót feltételezve.

A dőlésszög hibájának hatása

A vizsgálat egyfokos dőlésszög-hibát nézett a napéjegyenlőségeken, a nyári és a téli napforduló környékén. A napéjegyenlőségnél a hiba elhanyagolható. A nyári napfordulón negatív, és a hosszú nyári nap miatt tovább tart. A téli napfordulón pozitív, de a rövid nap miatt rövidebb ideig. Az éves sugárzásra gyakorolt hatás nagyon kicsi, negatív: −0,04%.

A dőlésszög-hiba éves hatása a dőlésszöggel változik. Az ábra szerint a hiba a szélességi fokhoz közeli dőlésszögnél a legkisebb. Ezért a dőlésszög hibája nagyobb hatású a vízszintes rendszereknél, mint a szélességi fok szerinti dőlésszögű rendszereknél (kivéve, ha a rendszer az egyenlítőn van).

Az azimut hibájának hatása

A szélességi fok szerint döntött rendszernél az egyfokos azimut-hiba hatása az év során hasonló. A nyári napforduló mintázata szimmetrikus: ha a panel egy fokkal nyugatabbra áll, reggel kisebb, délután nagyobb a sugárzás. A teljesítményre azonban hat az is, hogy a levegő hőmérséklete általában a nap folyamán nő, ezért a hatások eredője hely- és időjárásfüggő, tehát összetett.

Az azimut egyfokos hibájának éves hatása változik az azimuttal, de kevésbé, mint a dőlésszög esetében. A forrás kiemeli, hogy a beállítási hiba hatása akkor a legnagyobb, ha a rendszer távol áll a déli iránytól.

Mit jelent ez egy háztartási rendszernél?

A vizsgálat azt mutatja, hogy néhány fokos mérési vagy szerelési pontatlanság az éves termelést alig változtatja, ha a panel jó irányban áll. Nem mutatja azt, mekkora a hatása egy nagy eltérésnek: ezt a tanulmány nem vizsgálta. A tájolás és dőlés nagyobb léptékű hatását a Mit termel egy 800 W-os rendszer Magyarországon cikk mutatja (a keleti és nyugati függőleges felület termelése ott külön szerepel). A fizikai alapokról a dőlt felületre érkező napsugárzásról szóló írásban és a Nap látszólagos járásáról szóló cikkben olvashatsz.