Φωτοβολταϊκά: απώλειες απόδοσης στην Αθήνα λόγω κλίσης και προσανατολισμού

Είναι γνωστό ότι για την γεωγραφική περιοχή της Αθήνας τα φωτοβολταϊκά πάνελ αποδίδουν το μέγιστο δυνατό σε ετήσια βάση όταν αυτά έχουν κλίση ~30 μοίρες και νότιο προσανατολισμό (αζιμούθιο 0 μοίρες).

Η κλίση των 30 μοιρών αναφέρεται στην κλίση μίας μόνο επιφάνειας και δεν λαμβάνει υπόψη τις αλληλοσκιάσεις μεταξύ παράλληλων σειρών δομοστοιχείων ή άλλων κοντινών/μακρινών σκιάσεων.

Στο παρακάτω παράδειγμα έχουμε υπολογίσει την απώλεια ακτινοβολίας για διάφορες κλίσεις και προσανατολισμούς ως ποσοστό

της μέγιστης εφικτής για την περιοχή της Αθήνας.

Ο υπολογισμός λαμβάνει υπόψη την διάχυτη ακτινοβολία καθώς και τις απώλειες λόγω αντανακλάσεων. Για το συγκεκριμένο γεωγραφικό πλάτος επιτυγχάνεται το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα για κλίση πλησίον των 30ο και αζιμούθιο 0ο.

Το ερώτημα που απαντάμε παρακάτω είναι πόσο ευαίσθητη είναι η απόδοση ενός φωτοβαλταϊκού συστήματος στον προσανατολισμό και την κλίση των δομοστοιχείων του αν αγνοήσουμε τις ενεργειακές απώλειες λόγο σκιάσεων. Με άλλα λόγια, εάν τοποθετούσαμε όλα τα πάνελ του συστήματός μας σε μία και μοναδική, συνεχόμενη επιφάνεια και χρησιμοποιούσαμε κλίση και προσανατολισμό διαφορετικούς των 30 και 0 μοιρών, αντιστοίχως, τι απώλειες θα είχαμε σε ετήσια βάση;

Όπως φαίνεται από τη γραφική παράσταση στην αριστερή στήλη, για αζιμούθιο από -40ο έως 40ο και κλίση από 10ο έως 40ο, η απώλεια ακτινοβολίας συγκριτικά με το μέγιστο κυμαίνετε από 0 έως 5%. Σε περιπτώσεις δηλαδή που δεν μας βολεύει γεωμετρικά να τοποθετήσουμε το σύστημα με νότιο προσανατολισμό μπορούμε με μικρή απώλεια να χρησιμοποιήσουμε διαφορετικές γωνίες αζιμούθιου. Με την προϋπόθεση ότι η κλίση των δομοστοιχείων διατηρείται στις 30ο το αζιμούθιο μπορεί να φτάσει έως και 70ο (ανατολικά ή δυτικά) με απώλεια μικρότερη του 10%. Ο ακόλουθος πίνακας περιέχει αναλυτικά τις ποσοστιαίες απώλειες σε σχέση κλίσης – προσανατολισμού.

Πρέπει πάντως να επισημάνουμε ότι για συστήματα τυπικής ηλιοστατικής διάταξης, δηλαδή αυτά που αποτελούνται από αλλεπάλληλες σειρές δομοστοιχείων με προκαθορισμένη απόσταση μεταξύ σειρών, όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση των δομοστοιχείων τόσο μεγαλύτερες είναι οι αλληλοσκιάσεις που πιθανόν να παρουσιαστούν κατά τη διάρκεια ενός έτους και σε σχέση με την ηλιοτροχιά, και άρα οι απώλειες που πιθανόν να υποστεί το φωτοβολταϊκό σύστημα.

Επιμέλεια

Γρηγόριος Τσίκλος, MEng, MSc

Μηχανολόγος/Ενεργειακός Μηχανικός

ENISTEC – Energy Intelligent Systems & Technologies
www.enistec.com