زاوية ميل اللوح الشمسي

 

زاوية ميل لتوجيه التطبيقات الشمسية

 

للحصول على أكبر استفادة من اللوح الشمسي، تحتاج إلى توجيه اللوح إلى نقطة إرتكاز أشعة الشمس، ولكن هناك متغيرات يجب وضعها في الحسبان للوصول إلى الاتجاه الأفضل للألواح الشمسية. الخطوات التي سوف نتبعها في هذا الموضوع تنطبق على جميع انواع الالواح الشمسية وايضاً في التطبيقات الأخرى مثل تسخين المياه بالطاقة الشمسية… إلخ. يجب توجيه الألواح الشمسية دئماً إلى الجنوب إذا كانت تقع في نصف الكرة الشمالي وإلى الشمال إذا كانت تقع في نصف الكرة الجنوبي.

 

هام: مع العلم ان ( الشمال الحقيقي ليس هو بالضبط كما يشير عقرب البوصلة في توجيه اللوح الشمسي فيجب مراعاة الفرق … واذا كنت تستخدم البصلة في تحديد اتجاه اللوح فقم بالبحث على الإنترنت عن انحراف المغناطيس في البصلة ووضع الفرق في الحسابات لوضع اللوح بشكل صحيح)

 

السؤال التالي الذي يجب طرحه هو:   في أي زاوية من المستوى الأفقي ينبغي أن يميل اللوح الشمسي؟

 

اللوح الثابت والمعدل

 

اللوح الثابت و القابل للتعديل؟

اللوح الشمسي الثابت من السهل تركيبه وتثبيته ووضعه في المكان المحدد له ولكن لأن الشمس في فصل الصيف أعلى من فصل الشتاء فيفضل تعديل على زاوية ميل اللوح الشمسي طبقاً للفصول للوصول إلى أكبر استفادة من الطاقة الشمسية خلال السنة. والجدول الآتي يوضح التأثير الإيجابي في حالة تعديل اللوح مع كل فصل من فصول السنة، بإستخدام النظام عند خط عرض 40 درجة كمثال. (في حالة اختلاف خطوط العرض سوف تجد اختلاف قليل في النتيجة).

 

 

متتبع ذو محورين تعديل على 4 فصول تعديل على 2 فصلين ثابت تعديل سنوي
100% 75.7% 75.2% 71.1% قيم نسبية

 

ما يوضحه الجدول هو إنك لو قمت بالتعديل زاوية اللوح الشمسي مرتين في السنة على فصلين طبقاً لوضع الشمسي في كل من الفصلين سيضيف لك كم من الطاقة. وإذا قمت بالتعديل على زاوية اللوح 4 مراحل بالسنة على أربع فصول سيضيف لك طاقة إضافية ولكن قليلة والنتيجة قريبة من الحالة السابقة (التي يتم تعديل زاوية اللوح فيها مرتين بالسنة) ولكن في بعض الحالات تصبح مهمة لتنظيم الطاقة خلال فصلي الربيع والخريف. [تستطيع قراءة الشرح الخاص بقسم اللوح ذات زاوية الميل الثابتة أو انتقل إلى شرح القسم الخاص بتعديل زاوية اللوح مرتين بالسنة طبقاً لوضع الشمس او القسم الخاص أربع تعديلات لزاوية الميل خلال السنة طبقاً لوضع الشمسي].

 

 

الرسم البياني أدناه يوضح التأثير الذي يحدث نتيجة التعديل على زاوية ميل اللوح.

الخط التركواز يوضح كم الطاقة الذي تستطيع الحصول عليه من الشمس في اليوم على مدار السنة إذا كانت زاوية ميل اللوح ثابتة طوال العام. اما بالنسبة

للخط الاحمر يبين ويوضح الكم من الطاقة التي تستطيع الحصول عليه في اليوم على مدار السنة ولكن إذا تم التعديل على زاوية الميل أربع مرات على مع الاربع فصول السنة. للمقارنة,

الخط ذو اللون الأخضر يوضح الطاقة التي تستطيع الحصول عليها باستخدام المتتبع ذو المحورين والذي يحافظ على توجيه اللوح الشمسي نحو نقطة ارتكاز أشعة الشمس تتبع حركة الشمس.

اللون البنفسجي يوضح الكم من الطاقة الإضافي التي تستطيع الحصول عليه في حالة التعديل على زاوية ميل اللوح للوصول للزاوية المناسبة في فصل الشتاء (أي أنه يتم تعديل زاوية ميل اللوح مرتين بالسنة).

 

رسم بياني لتعديلات السنة على زاوية الميل

 

 

زاوية الميل الثابتة

 

زاوية الميل الثابتة

في حالة تثبيت اللوح الشمسي على زاوية ميل ثابتة طوال العام قد تكون مريحة، ولكن لها سلبيات. كما  ذكرنا من قبل, أنه من الناحية العملية هي الأقل في الحصول على الطاقة خلافاً بتعديله أكثر من مرة على مدار العام.

فـلو كنت من سكان المناطق الثلجية, في تعديل زاوية ميل اللوح إلى زاوية أكثر انحداراً فهي الأنسب هناك. اللوح الشمسي هناك في حالة سقوط الثلوج ,تغطيها الثلوج وبالتالي ينتج عنه انخفاض في الطاقة.

استخدم واحدة من هذه المعادلات لتجد زاوية الميل المناسبة من المستوى الأفقي والتي يجب وضع اللوح الشمسي عليها.

 

  لو خط العرض عندك اقل من 25 درجة قم ضربها في 0.87 مرة. مثال: اي ان الموقع لديك يقع على خط عرض 20 درجة هتكون المعادلة كالآتي: 20*0.87=17.4 كما يبين الجدول الموضح في الاسفل.

 لو خط العرض عندك بين 25 و 50 درجة قم ضربها في 0.76 مرة ثم اجمع الناتج مع 3.1. المعادلة هتكون: (خط عرض الموقع*0.76)+3.1= الزاوية الافضل لميل اللوح الشمسي.

  لو خط العرض عندك اكثر من 50 درجة, شاهد حالات أخرى لزواية الميل .

 

الجدول المعروض ادناه يوضح بعض الامثلة على خطوط عرض مختلفة لزاوية الميل مع نسبة الحصول على الطاقة القسوى.

 

 

نسبة مئوية للحصول على الطاقة      

زاوية ميل طوال العام          خطوط العرض
72% 0.0

0° (Quito)

72% 4.4

5° (Bogotá)

72% 8.7

10° (Caracas)

72% 13.1

15° (Dakar)

72% 17.4

20° (Mérida)

72% 22.1

25° (Key West, Taipei)

71% 25.9

30° (Houston, Cairo)

71% 29.7

35° (Albuquerque, Tokyo)

71% 33.5

40° (Denver, Madrid)

71% 37.3

45° (Minneapolis, Milano)

71% 41.1

50° (Winnipeg, Prague)

 

 

 

تعديل زاوية الميل مرتين بالسنة

 

اذا كنت سوف تقوم بتعديل اللوح مرتين بالسنة، وتريد تحديد التاريخ الافضل في كلاً من المرحلتين فستكون كما موضح في الجدول التالي:

 

 

 

 نصف الكرة الشمالي   

  نصف الكرة الجنوبي   

ضبط زواية الميل للصيف    

30 مارس  29 سبتمبر

ضبط زواية الميل للشتاء 

12 سبتمبر  14 مارس

 

لو خط عرض الموقع بين 25 درجة و 50 درجة فإن أفضل درجة زاوية ميل للصيف هي خط عرض الموقع ضرب 0,93 مرة ناقص 21 درجة. وافضل زاوية إمالة للشتاء هي خط عرض الموقع ضرب 0,875 مرة,زائد 19.2 درجة.[والجدول التالي يوضح بعض الأمثلة].

 

 

النسبة المئوية الامثل   

زاوية الميل للشتاء       زاوية الميل للصيف     خط العرض     
76%

41.1

2.3 25°
76%

45.5

6.9 30°
76%

49.8

11.6 35°
75%

54.2

16.2 40°
75%

58.6

20.9 45°
74%

63.0

25.5 50°

 

 

 

تعديل زاوية الميل اربع مرات بالسنة

 

إذا كنت ستقوم بتعديل زاوية ميل 4 مرات بالسنة لـ اللوح أو ممتص الطاقة في التطبيقات الأخرى كالسخانات الشمسية ..الخ, وتريد الحصول على أكبر قدر من الطاقة على مدار السنة, وتريد تاريخ أو وقت المناسب لتعديل الزاوية لكل مرحلة من أربع مراحل على 4 فصول. [الجدول التالي يوضح لك هذا الأمر].

 

 

نصف الكرة الجنوبي     

نصف الكرة الشمالي       

18 اكتوبر

8 ابريل التعديل على زاوية الميل للصيف    

23 فبراير

24 اغسطس التعديل على زاوية الميل للخريف

8 ابريل

7 اكتوبر التعديل على زاوية الميل للشتاء

4 سبتمبر

5 مارس التعديل على زاوية الميل للربيع

 

لو كان خط العرض الخاص بك بين 25 درجة و 50 درجة فإن زاوية الميل سوف تكون:

 

  • لفصل الصيف, قوم بضرب [خط العرض] في 0.92 ثم قم بطرح 24.3 درجة منه.

  • لفصل الربيع والخريف, قم بضرب [خط العرض] في 0.98 ثم قم بطرح 2.3 درجة منه.

  • للشتاء, قم بضرب [خط العرض] في 0.89 ثم ضيف 24 درجة.

والجدول التالي يعرض أمثلة لهذه الحالات.

 

 

خط العرض      

زاوية الصيف       زاوية الخريف / الربيع     زاوية الشتاء      

25°

-1.3 22.2 46.3

30°

3.3 27.1 50.7

35°

7.9 32.0 55.2

40°

12.5 36.9 59.6

45°

17.1 41.8 64.1

50°

21.7 46.7 68.5

 

عند التعديل في الشتاء على زاوية ميل اللوح الشمسي تكون الكفاءة نسبية وسوف تحصل على 81 إلى 88% مقارنة مع افضل تتبع شمسي،  أما في الصيف والربيع والخريف فتصبح الكفاءة اقل نسبياً سوف تكون (74% الى 75% في الخريف والربيع أما في الصيف بتكون من 68% إلى 74%). وده يرجع لحركة الشمسي في هذه الفصول. وهنا تظهر اهمية المتتبع الشمسي.

 

 

تعديل زاوية الميل في الشتاء

 

إذا كنت تريد طاقة أكبر في الشتاء, او نفس الطاقة على مدار السنة, من الممكن ترك تعديل زاوية الميل في الشتاء كما هي على مدار السنة.وبرغم من حصولك على طاقة إضافية بتعديلك لزاوية الميل في الاربع فصول، إلا انك سوف تحصل على طاقة كافية بدون اي تعديلات لزاوية الميل طوال السنة. [و باتباعك للجدول التالي سوف يوضح لك هذا الأمر]. مع افتراض انك سوف تترك زاوية ميل الشتاء المناسبة كما هي طوال السنة, فستظهر لك الجداول الاتية كمية الاشعاع الشمسي  (in kWh/m2) كل يوم.

 

Season

Insolation on panel

% of winter insolation

Winter

5.6

100%

Spring, Autumn

6.0

107%

Summer

5.1

91%

 

Season

Insolation on panel

% of winter insolation

Winter

4.7

100%

Spring, Autumn

5.8

123%

Summer

5.1

109%

 

Season

Insolation on panel

% of winter insolation

Winter

3.4

100%

Spring, Autumn

5.4

158%

Summer

5.1

150%

 

 

 

فيديو توضيحي لزاوية الميل