Posta Koduna Göre Güneş Paneli Yönü ve Güneş Panelleri için Optimum Açı: Tam Pratik Kılavuz

Bir Bakışta Işık Direği Yükseklikleri, Elektrik Direği Çeşitleri ve Güneş Paneli Yönü

Işık direkleri, konut bahçesi ve yol uygulamaları için 3 metreden (10 fit) yüksek direkli stadyum ve otoyol kavşak kurulumları için 40 metreye (130 fit) veya daha fazlasına kadar değişir. Standart sokak aydınlatma direkleri konut ve ana yollar için genellikle 8 ila 12 metre (26 ila 40 fit) uzunluğundadır; otopark direkleri ise 6 ila 10 metre (20 ila 33 fit) uzunluğundadır. Satın almadan önce her uygulama için doğru yüksekliğin anlaşılması önemlidir, çünkü direk yüksekliği doğrudan zemindeki aydınlatma seviyesini, gerekli direk sayısını ve verilen yükseklikte rüzgar yüküne dayanmak için gereken temel özelliklerini belirler.

Montajı yapılan Güneş Direkleri için Güneş Paneli Bir aydınlatma armatürünün yanında veya üstünde, Amerika Birleşik Devletleri kıtasındaki güneş panelleri için optimum açı, Florida'da yaklaşık 25 derece (25 ila 30 derece Kuzey enlemi) ile Montana ve Kuzey Dakota'da 47 derece (45 ila 49 derece Kuzey enlemi) arasında değişmektedir. Sabit eğimli kurulumlar için Kuzey Yarımküre'de yön gerçek güneydir. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki herhangi bir belirli posta kodu için, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) PVWatts hesaplayıcısı, o konum için tam güneş enerjisi kaynağını ve en uygun eğim açısını sağlayarak Güneş Direkleri üzerindeki Güneş Paneli spesifikasyonundan kaynaklanan tahminleri ortadan kaldırır.

Bu kılavuz tüm bu konuları pratik ayrıntılarıyla ele almaktadır: uygulamaya göre standart ışık direği yükseklikleri, başlıca elektrik direği türleri ve bunların mühendislik farklılıkları, Güneş Direklerinin entegre bir sistem olarak nasıl çalıştığı, posta koduyla doğru güneş paneli yönünün nasıl belirleneceği ve maksimum yıllık enerji verimi için güneş panelleri için optimum açının nasıl hesaplanacağı.

Işık Direkleri Ne Kadar Uzundur: Uygulamaya Göre Standart Yükseklikler

Aydınlatma direklerinin ne kadar uzun olduğu sorusu tek bir sayı ile cevaplanamaz çünkü doğru montaj yüksekliği uygulamaya bağlıdır: zemindeki hedef aydınlatma seviyesi, direkler arasındaki mesafe, aydınlatılan alanın genişliği ve monte edilen armatürün fotometrik dağılımı. Bu değişkenlerin her bir kombinasyonu, kapsama alanı, tekdüzelik ve parlama kontrolünü dengeleyen benzersiz bir optimum direk yüksekliği üretir.

Konut Caddesi ve Yol Aydınlatması

Konut mahallesi sokak aydınlatması, herhangi bir kamu yolu uygulaması arasında en kısa direk yüksekliğini kullanır. Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa'daki standart konut sokak lambası direkleri tipik olarak 5 ila 8 metre (16 ila 26 fit) uzunluğunda olup, taşıt yolu genişliği 6 ila 8 metre olan standart konut caddeleri için en yaygın olarak belirtilen yükseklik 6 metredir. Bu yükseklikte, tip II veya tip III fotometrik dağılıma sahip standart bir LED yol armatürü, 25 ila 35 metrelik direk aralıklarıyla taşıt yolu ve bitişik yürüyüş yolunda yeterli aydınlatma sağlar.

Yol ve yalnızca yayalara yönelik aydınlatma, genellikle daha da kısa direkler kullanır. 3 ila 5 metre (10 ila 16 fit) Çünkü yaya alanları için hedef aydınlatma araç yollarına göre daha düşüktür ve daha düşük montaj yükseklikleri parklar, plazalar ve konut bahçeleri için daha insan ölçeğinde, samimi bir görsel ortam sağlar. 0,6 ila 1,2 metre yükseklik aralığındaki bariyer tarzı direk üstü armatürler, yol aydınlatma kategorisinin en alt ucunu tanımlar ve genel aydınlatmadan ziyade öncelikle kenar sınırlaması için kullanılır.

Ticari ve Ana Yol Aydınlatması

Ticari caddeler, ana yollar ve kentsel toplayıcı caddeler, daha geniş taşıt yollarında yeterli aydınlatma sağlamak ve birden fazla seyahat şeridinde kabul edilebilir tekdüzelik oranlarını korumak için konut caddelerinden daha yüksek montaj yükseklikleri gerektirir. Ticari cadde ve ana yol aydınlatması için standart montaj yükseklikleri 8 ila 12 metre (26 ila 40 fit) Taşıt genişliği 10 ila 14 metre olan çift şeritli ana yollar için en yaygın olarak belirtilen yükseklik 10 metredir.

Direklerin orta orta refüjde yerleştirildiği ve her iki yöndeki trafiğin tek bir direk üzerinden aydınlatılması gereken bölünmüş otoyollar ve bölünmüş yollarda standart montaj yüksekliği artar. 12 ila 14 metre (40 ila 46 fit) Armatürleri her yol boyunca uzatan çift kollu braket konfigürasyonları ile. Bu konfigürasyon, bölünmüş yol bölümleri için toplam direk sayısını tek kollu yol kenarı montajına kıyasla yaklaşık %40 oranında azaltarak kurulum maliyetini önemli ölçüde azaltır.

Otopark ve Alan Aydınlatması

Otopark ışık direkleri tipik olarak 6 ila 10 metre (20 ila 33 fit) otopark düzenine, gerekli aydınlatma seviyesine (güvenlik gerekliliklerine bağlı olarak genellikle 10 ila 50 fit mum) ve armatür fotometrik dağılımına göre seçilen belirli yükseklik ile uzun. Daha düşük montaj yükseklikleri (6 ila 7 metre), ışığın bitişik binalara yayılmasının en aza indirilmesinin bir tasarım önceliği olduğu konut park alanlarında yaygındır. Daha yüksek montaj yükseklikleri (8 ila 10 metre), büyük bir alanda direk ve temel sayısını azaltmak için direkler arasında daha geniş aralığın istendiği ticari ve perakende park alanlarında kullanılır.

Spor ve Yüksek Direkli Aydınlatma

Toplumsal rekreasyon ve okul tesisleri için spor sahası aydınlatma direkleri 12 ila 20 metre (40 ila 65 fit) Armatürlere doğru bakan oyuncuların aşırı parlaması olmadan, oyun alanlarında profesyonel düzeyde aydınlatma seviyeleri için gereken montaj yüksekliklerini elde etmek. Profesyonel ve stadyum düzeyindeki spor tesisleri, özel kule yapıları kullanır. 20 ila 45 metre (65 ila 150 fit) spora ve gerekli aydınlatma seviyesine bağlı olarak (önemli olayların yayın kalitesinde televizyon yayını için 2.000 lükse kadar).

Otoyol kavşakları, liman tesisleri, havaalanı apronları ve büyük endüstriyel alanlar için yüksek aydınlatma direkleri 20 ila 40 metre (65 ila 130 fit) yüksekliğinde, kutup başına 6 ila 20 armatürden oluşan armatür halkası düzenekleri tek bir direk konumundan birlikte 30.000 metrekareye kadar alanları aydınlatır.

Işık Direği Yüksekliği Hızlı Referans

Elektrik Direği Çeşitleri: Pratik Bir Sınıflandırma

Günümüzde kullanılan elektrik direği türleri, geleneksel dekoratif dökme demir tasarımlardan modern mühendislik ürünü çelik ve alüminyum yapılara kadar geniş bir yelpazeyi kapsamaktadır ve her biri farklı estetik, yapısal ve işlevsel gereksinimlere uygundur. Başlıca elektrik direği türlerini anlamak, şartname hazırlayanların, belediyelerin ve mülk sahiplerinin, varsayılan olarak en tanıdık veya en düşük maliyetli seçeneğe yönelmek yerine direk türünü uygulama gereksinimlerine göre eşleştirmesine olanak tanır.

Düz Çelik veya Alüminyum Konik Direkler

Çoğu modern yol ve park aydınlatma uygulaması için standart elektrik direği, düz konik çelik veya alüminyum direktir. Bu direkler, çelik levhanın (galvanizli çelik modeller için) haddelenmesi ve kaynaklanması veya alüminyum kütüklerin (alüminyum modeller için) daha büyük bir taban çapından daha küçük bir uç çapına küçülen konik bir konikliğe ekstrüzyona tabi tutulmasıyla üretilir. Koniklik, malzemeyi bükülme geriliminin en yüksek olduğu yerde (tabanda) yoğunlaştırarak ve gerilimin en düşük olduğu yerde (uçta) malzemeyi azaltarak yapısal verimliliği artırır.

Galvanizli çelik konik direkler dünya çapında en yaygın kullanılan elektrik direği türüdür çünkü metre yükseklik başına en düşük malzeme maliyetiyle mükemmel yapısal performans sağlarlar. ASTM A123'e göre sıcak daldırma galvanizleme, çoğu atmosferik koşulda alttaki çeliği 20 ila 30 yıl boyunca koruyan 85 ila 140 mikron çinko kaplama sağlar yeniden kaplama gerekli hale gelmeden önce. Alüminyum konik direkler, eşdeğer çelik direklere göre yaklaşık %30 ila %50 daha pahalıdır ancak yüzey işlemi gerektirmez ve en agresif endüstriyel ve deniz ortamları dışındaki tüm ortamlarda korozyona süresiz olarak direnç gösterir, bu da onları kıyı kurulumları için tercih edilen seçenek haline getirir.

Dekoratif ve Miras Lamba Direkleri

Dekoratif elektrik direkleri tarihi semtlerde, şehir merkezlerinde, alışveriş caddelerinde, plazalarda, parklarda ve elektrik direğinin tamamen faydacı bir yapı olmaktan ziyade çevrenin estetik karakterine katkıda bulunması gereken her türlü kurulumda kullanılır. Dekoratif ve miras tipi elektrik direklerinde kullanılan başlıca malzemeler şunlardır:

• Dökme demir: Viktorya dönemi ve Edward dönemi sokak aydınlatmasında kullanılan geleneksel elektrik direği malzemesi, hâlâ miras koruma projeleri ve otantik dönem görünümü gerektiren yeni kurulumlar için yeniden üretiliyor. Dökme demir elektrik direkleri son derece ağırdır (tipik olarak standart 4 metrelik bir direk için 200 ila 600 kg) ve paslanmayı önlemek için düzenli boya bakımı gerektirir, ancak modern malzemelerin taklit edemeyeceği bir görsel karakter sağlarlar. Çelik veya alüminyum direkleri ezebilecek darbe hasarlarına karşı dayanıklıdırlar.
• Alüminyum döküm: Modern dekoratif elektrik direkleri, geleneksel dökme demir tasarımlarının görsel profillerini, çok daha hafif (dökme demirin ağırlığının yaklaşık üçte biri kadar), boyasız korozyona dayanıklı ve tasarım esnekliği için herhangi bir toz boya renginde mevcut olan dökme alüminyumla kopyalıyor. Dökme alüminyum dekoratif elektrik direkleri, modern malzeme özellikleriyle birlikte miras estetiği sağladıkları için yeni dekoratif sokak aydınlatma kurulumları için baskın seçimdir.
• Fiberglas takviyeli polimer (FRP): FRP dekoratif elektrik direkleri, alüminyumun bile kabul edilemez bakım gerektireceği kıyı, kimya tesisleri ve diğer aşındırıcı ortamlarda ve hiçbir metalik bileşenin tolere edilemeyeceği uygulamalarda kullanılır. FRP direkler her renk ve yüzey dokusunda üretilebilmekte olup her türlü atmosferik ortamda sıfır korozyon riskine sahiptir.

Bükülmüş Beton Direkler

Bükülmüş beton direkler, gelişmekte olan pazarlarda ve çok düşük maliyetleri ve sıfır bakım gereksinimlerinin, ağır ağırlık ve sınırlı estetik esneklik gibi dezavantajlarına ağır bastığı gelişmiş pazarlardaki bazı yüksek trafikli otoyol uygulamalarında kullanılan elektrik direği türlerinin önemli bir kategorisidir. Öngerilmeli eğrilmiş beton direkler, karışımın öngerilmeli bir çelik tel çekirdek etrafında pekiştirilmesi için merkezkaç kuvveti kullanan bir dönen silindirik kalıba beton dökülerek üretilir. Ortaya çıkan direk güçlüdür, dayanıklıdır ve yüzey bakımı gerektirmez, ancak çok ağırdır, uzak bölgelere taşınması zordur ve üretimden sonra toz boyayla kaplanamaz veya kolayca değiştirilemez.

Ticari Uygulamalara Yönelik Sekizgen ve Yuvarlak Çelik Direkler

Orta düzeyde yapısal performansın ve rekabetçi maliyetin önemli olduğu otoparklar, ticari mülkler ve hafif sanayi tesisleri için sekizgen düz çelik direkler yaygın olarak kullanılmaktadır. Sekiz kenarlı kesit, eşdeğer duvar kalınlığına sahip dairesel kesitlere göre rüzgarın neden olduğu titreşime karşı daha iyi direnç sağlar çünkü sekizgen geometri, dairesel kutupların belirli rüzgar hızlarında salınmasına neden olan girdap dökülmesini kırar (yüksek rüzgarlı bölgelerde dairesel direk kurulumlarında yorulma arızalarına neden olan, Karman girdap rezonansı adı verilen bir olgu).

Elektrik Direği Türleri: Karşılaştırma Tablosu

Güneş Direkleri: Entegre Güneş Enerjili Aydınlatma Nasıl Çalışır?

Güneş Direkleri geleneksel bir ışık direğinin yapısal işlevini, armatüre güç sağlamak için elektrik enerjisi üreten entegre bir Güneş Paneli, gün ışığında toplanan enerjiyi gece kullanılmak üzere depolayan bir pil sistemi ve güneş ışınımındaki günlük değişikliklere bakılmaksızın güvenilir aydınlatma saatlerini en üst düzeye çıkarmak için Güneş Paneli, pil ve armatür arasındaki enerji akışını yöneten akıllı bir kontrol cihazı ile birleştirir.

Güneş Direği Sisteminin Temel Bileşenleri

Her Solar Pole sistemi aşağıdaki bileşenleri entegre eder ve her bileşenin spesifikasyonu sistemin güvenilirliğini, özerkliğini (şarj etmeden art arda kaç bulutlu gün çalışabileceğini) ve toplam maliyetini belirler:

• Güneş Paneli: Güneş ışığını DC elektrik enerjisine dönüştüren fotovoltaik modül. %20 ila %23 verimliliğe sahip monokristal silikon paneller, Güneş Direği uygulamaları için standart özelliktir çünkü birim alan başına daha yüksek verimlilikleri, belirli bir güç çıkışı için daha küçük panel boyutlarına izin verir, bu da direk üzerindeki rüzgar yükünü azaltır ve Güneş Panelinin direk yüksekliğine göre görsel oranını iyileştirir. Güneş Direkleri için panel güç değerleri, küçük yol aydınlatma direkleri için 30 watt'tan, yüksek güçlü yol aydınlatma Güneş Direkleri için 400 watt veya daha fazlasına kadar değişir.
• Pil depolama sistemi: Güneş Panelinin ürettiği elektrik enerjisini gece ve bulutlu dönemlerde kullanılmak üzere depolar. Lityum demir fosfat (LiFePO4) piller, uzun çevrim ömürleri (5 ila 11 yıllık günlük döngüyü temsil eden 2.000 ila 4.000 tam şarj-deşarj döngüsü), termal kararlılıkları ve yüksek enerji yoğunluğu nedeniyle Solar Pole uygulamaları için mevcut standarttır. Kurşun-asit aküler hala maliyete duyarlı uygulamalarda kullanılmaktadır ancak daha sık değiştirilmeleri gerekir (genellikle 2 ila 4 yılda bir) ve önemli ölçüde daha düşük çevrim ömrüne sahiptirler.
• LED armatür: LED'in yüksek ışık verimliliği (yol ve alan armatürleri için tipik olarak watt başına 130 ila 180 lümen) nedeniyle yeni Solar Pole kurulumlarında neredeyse evrensel olarak LED olan ışık çıkış cihazı, belirli bir aydınlatma seviyesi için gerekli olan Solar Paneli ve pil boyutunu en aza indirir ve bu da tüm Solar Pole sisteminin sermaye maliyetini doğrudan azaltır.
• Şarj kontrolörü: Pilin Güneş Panelinden şarj edilmesini yöneten elektronik cihaz, aşırı şarjı ve aşırı deşarjı önler ve modern sistemlerde, güneş enerjisi girişinin azaldığı dönemlerde sistemin özerkliğini en üst düzeye çıkarmak için kalan pil şarj durumuna, gece saatine ve hareket algılama girişlerine göre LED armatürün uyarlanabilir karartmasını kontrol eder.

Güneş Direklerinin Şebekeye Bağlı Aydınlatmaya Göre Avantajları

• Şebeke bağlantısı gerekmez: Güneş Direkleri, geleneksel şebekeye bağlı aydınlatma sisteminin toplam kurulu maliyetinin genellikle %40 ila %60'ını temsil eden yer altı elektrik kabloları için kanal açma inşaat maliyetini ortadan kaldırır. Uzak konumlardaki kurulumlar için, elektrik altyapısının bulunmadığı yeni yol düzenlemeleri boyunca veya şebeke bağlantı maliyetlerinin özellikle yüksek olduğu yerlerde, bu inşaat maliyetinin ortadan kaldırılması Güneş Direklerini ekonomik açıdan rekabetçi veya şebekeye bağlı alternatiflerden üstün kılmaktadır.
• Devam eden sıfır elektrik maliyeti: Güneş Paneli gerekli tüm elektrik enerjisini serbest güneş ışınımından ürettiğinden, sermaye maliyeti geri kazanım döneminin ardından Güneş Direkleri sıfır elektrik enerjisi maliyetiyle çalışır. Elektrik tarifelerinin yüksek olduğu piyasalardaki belediyeler için bu devam eden maliyet tasarrufu, Güneş Direği kurulumunun 15 ila 25 yıllık hizmet ömrü boyunca önemli bir mali avantajı temsil ediyor.
• Hızlı dağıtım: Güneş Direği kurulumları, şebekeye bağlı eşdeğerlerine göre önemli ölçüde daha hızlı tamamlanabilir çünkü şebeke bağlantısı sağlamak için elektrik tesisatının kullanılabilirliğine bağlı değildir. Bu avantaj, acil durum aydınlatma dağıtımları, geçici etkinlik aydınlatması ve kalıcı elektrik şebekesi altyapısı kurulmadan önce faaliyete geçmesi gereken yeni geliştirme altyapısı için özellikle önemlidir.

Güneş Direklerinin Sınırlamaları ve Tasarım Kısıtlamaları

• Konuma bağlı güneş kaynağı: Güneş Direkleri, yeterli güneş ışınımına sahip yerlerde (yıllık en yoğun güneş saatleri günde 4 saatin üzerinde) güvenilir performans sağlar, ancak bunların güvenilirliği, en yoğun güneş saatlerinin uzun süreler boyunca günde 1 ila 2 saatin altına düşebileceği kış aylarında kuzey enlemlerinde (55 derece Kuzey'in üzerinde) sorunlu hale gelir. Bu lokasyonlarda güvenilir kış işletimi için çok büyük Güneş Paneli ve akü sistemleri gereklidir, bu da sermaye maliyetini önemli ölçüde artırır ve potansiyel olarak şebekeye bağlı alternatifleri daha ekonomik hale getirir.
• Gölgeleme hassasiyeti: Güneş Direği üzerindeki Güneş Paneli sabit bir yüksekliğe ve yönelime monte edilir ve kurulumdan sonra alanın ağaçlar, yeni binalar veya diğer yapılar tarafından gölgelenmesi durumunda yeniden konumlandırılamaz. Bir Güneş Panelinin kısmi gölgelenmesi bile enerji çıkışını önemli ölçüde azaltabilir, çünkü çoğu standart Güneş Paneli konfigürasyonu, gölgeli hücrelerin bağlantısını etkili bir şekilde kesen baypas diyotları kullanır, bu da panelin çıkışını tek başına gölgeli alan oranından daha fazla azaltır.
• Pil değiştirme maliyeti: Yalnızca lamba ve sürücü bakımı gerektiren şebekeye bağlı armatürlerin aksine Solar Pole sistemleri, akü kimyasına ve deşarj döngüsünün derinliğine bağlı olarak her 5 ila 10 yılda bir akü değişimi gerektirir. Bu pil değiştirme maliyetinin, Güneş Direkleri ile şebekeye bağlı alternatifler arasındaki toplam yaşam döngüsü maliyet karşılaştırmasına dahil edilmesi gerekir.

Güneş Panelleri İçin Optimum Açı: Fizik ve Pratik Kurallar

Güneş panelleri için optimum açı, sabit eğimli Güneş Panelinin belirli bir coğrafi konum için tüm yıl boyunca maksimum toplam güneş ışınımını yakaladığı eğim açısıdır (yataydan ölçülür). Bu açı, kurulumun enlemi ve yıl boyunca güneş eğiminin değişimi ile belirlenir.

Latitude Neden Güneş Panelleri için Optimum Açıyı Belirliyor?

Güneş öğle vaktinde (gökyüzündeki en yüksek seviyede ve Kuzey Yarımküre'de tam güneydeyken) güneşin gökyüzündeki yüksekliği, gözlemcinin enlemine ve mevsime göre değişir. Ekvatorda (enlem 0 derece), ekinokslar sırasında güneş öğle saatlerinde doğrudan tepeden geçer. 45 derece Kuzey enleminde (Minneapolis, Minnesota veya Milan, İtalya'nın yaklaşık enlemi), ekinokslar sırasında güneş öğle saatlerinde güneş ufkun 45 derece üzerindedir ve kışın daha düşük, yazın daha yüksektir.

Sabit eğimli bir Güneş Paneli, güneş ışınlarına dik olarak yönlendirildiğinde maksimum güneş ışınımını yakalar. Güneşin yıl boyunca ortalama yükselme açısı enlemin tamamlayıcısına (90 derece eksi enlem) eşit olduğundan, belirli bir konumdaki güneş panelleri için optimum açı yaklaşık olarak yerel enlem açısına eşittir. 35 derece Kuzey enleminde (yaklaşık olarak Los Angeles, Kaliforniya veya Tokyo, Japonya enleminde), optimum yıllık eğim açısı yaklaşık 33 ila 37 derecedir. 51 derece Kuzey enleminde (yaklaşık olarak Londra, İngiltere veya Calgary, Kanada enleminde), optimum yıllık eğim açısı yaklaşık 49 ila 53 derecedir.

Yıllık Verimin Maksimuma Çıkarılması için Hassas Optimum Açı Hesabı

NREL ve PVWatts aracından elde edilen araştırma ve simülasyon verileri, çoğu yerde yıllık verim maksimizasyonu için enlem ve optimum eğim açısı arasındaki ampirik ilişkinin aşağıdaki modeli takip ettiğini doğrulamaktadır:

• 0 ila 25 derece arasındaki enlemler için: Optimum eğim açısı, enlemin yaklaşık 0,87 katı artı 3,1 dereceye eşittir. 20 derece enlemde bu, yaklaşık 20,5 derecelik optimum eğim sağlar.
• 25 ila 50 derece arasındaki enlemler için: Optimum eğim açısı yaklaşık olarak enlem artı 2 ila 5 dereceye eşittir. 40 derece enlemde optimum eğim yaklaşık 42 ila 45 derecedir.
• 50 derecenin üzerindeki enlemler için: Optimum yıllık eğim açısı genellikle 50 ila 55 derecedir; ancak kışın eğimi artıran ve yazın azaltan mevsimsel optimizasyon stratejileri, bu yüksek enlem konumlarında sabit açı optimumunun üzerinde yıllık verimi artırabilir.

Optimum açıdan artı veya eksi 5 derece sapmanın getirdiği verim cezası genellikle yıllık hasatın yalnızca %1 ila %3'üdür. Bu, yapısal kolaylık, estetik veya bir Güneş Kutbu üzerinde sabit açılı bir braket ihtiyacı gibi pratik kısıtlamaların, önemli bir enerji üretiminden ödün vermeden karşılanabileceği anlamına gelir. Optimumdan 10 ila 15 dereceden daha büyük sapmalar için verim cezası daha da önemli hale gelir; özellikle de optimum eğimden 20 derecelik bir sapmanın yıllık verimi %5 ila %10 azalttığı Kuzey Yarımküre'deki güneye bakan paneller için.

ABD Bölgesine Göre Optimum Yıllık Eğim Açıları

Güneş Paneli Direction by Zip Code: How to Find Your Site-Specific Optimal Orientation

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki herhangi bir konum için posta koduyla kesin güneş paneli yönünü bulmak, belirli coğrafi koordinatlarda bir Güneş Paneli için optimum yönlendirmeyi ve tahmini yıllık enerji verimini hesaplayan, kamuya açık güneş kaynağı analiz araçlarından birinin kullanılmasını gerektirir. En yetkili ve yaygın olarak kullanılan araç, çevrimiçi olarak ücretsiz olarak kullanılabilen ve ABD'nin herhangi bir yerindeki bir Güneş Paneli sistemi için beklenen yıllık AC enerji çıkışını ve kapasite faktörünü hesaplayan NREL'in PVWatt Hesaplayıcısıdır.

Posta Koduna Göre Güneş Paneli Yönü için NREL PVWatt Nasıl Kullanılır

1. pvwatts.nrel.gov adresindeki PVWatt Hesaplayıcısına gidin ve konum arama alanına posta kodunuzu veya adresinizi girin. Araç, en yakın güneş kaynağı veri istasyonunu belirleyecek ve konumunuza ilişkin güneş ışınımı verilerini yükleyecektir.
2. Sistem kapasitesini girin Değerlendirdiğiniz Güneş Panelinin değeri (panelin veya dizinin DC watt tepe değeri). Tek bir Solar Pole sistemi için bu 100 ila 200 watt olabilir; büyük bir çatı veya zemine monte dizi için bu kilowatt veya megawatt olabilir.
3. Eğim açısını ayarlayın enleminize eşit bir değere getirin (iyi bir başlangıç yaklaşımı) ve azimutu 180 dereceye (Kuzey Yarımküre'de gerçek güney) ayarlayın. Görüntülenen tahmini yıllık enerji çıktısına dikkat edin.
4. Eğim açısını değiştirin Enleminizin üstünde ve altında 5 derecelik artışlarla yıllık enerji üretimindeki değişimi gözlemleyin. Maksimum yıllık enerji çıkışını sağlayan eğim açısı, güneş panelleri için sahanıza özel optimum açıdır.
5. Yönün gerçek güney olduğunu doğrulayın (PVWatts kuralına göre azimut 180 derece), manyetik güney değil. Gerçek güney ile manyetik güney (manyetik sapma) arasındaki fark konuma göre değişir: Amerika Birleşik Devletleri'nin doğusunda, manyetik kuzey, gerçek kuzeyin yaklaşık 10 ila 15 derece batısındadır; bu, gerçek güneyi bulmak için güney pusulasının okunmasının düzeltilmesi gerektiği anlamına gelir.

Kıta ABD'sinin çoğu konumu için, PVWatt'ın optimum eğim açısı sonucu, saha enleminin 2 ila 4 derece arasında olacaktır; bu, pratik bir başlangıç ​​noktası olarak enlem eşittir optimum eğim kuralını doğrular. Belirli mevsimlerde belirgin bulut örtüsüne sahip yerler (yoğun kış bulutlu Kuzeybatı Pasifik gibi), güneş kaynağının dört mevsim boyunca eşit şekilde dağılmaması nedeniyle basit enlem kuralından biraz farklı bir optimum gösterebilir.

Güneş Paneli Direction for Solar Poles: Practical Mounting Considerations

Bir Güneş Panelini bir Güneş Direğine monte ederken, direğe monte braket tasarımında PVWatt'tan hesaplanan en uygun yönlendirme uygulanmalıdır. Bununla birlikte, Solar Pole kurulumlarının bazen teorik optimumu değiştiren belirli pratik kısıtlamaları vardır:

• Güneş Panelindeki rüzgar yükü: Bir direğe eğim açısıyla monte edilen bir Güneş Paneli rüzgar yelkeni görevi görür ve direk üzerinde panel alanı ve eğim açısıyla artan önemli bir yanal kuvvet üretir. 45 derecenin üzerindeki enlemlerde, 45 ila 50 derecelik optimum eğim açıları, daha düşük eğim açılarına göre daha yüksek rüzgar yükleri üretir; bu da daha güçlü bir direk kesiti veya temel spesifikasyonu gerektirebilir. Yüksek rüzgarlı bölgelerde, rüzgar yükünü kabul edilebilir seviyelere indirmek için teorik optimumun 10 ila 15 derece altındaki pratik bir eğim benimsenebilir ve yıllık enerji veriminde küçük bir (%2 ila %5) azalma kabul edilebilir.
• Direk veya armatür kolundan gölgeleme: Direk yapısının kendisi ve armatür kolu günün belirli saatlerinde, özellikle de güneşin alçakta olduğu sabahın erken saatlerinde ve öğleden sonra geç saatlerde ve direğin gölgesini panel üzerine getirecek bir açıda Güneş Paneli üzerinde gölge oluşturabilir. Direğe panel yerleşimi, yüksek ışınımlı öğle saatlerinde önemli bir gölgelemenin meydana gelmediğini doğrulamak için kurulum enlemi için aşırı güneş açılarında kendi kendine gölgeleme açısından değerlendirilmelidir.
• Yol yönü hizalaması: Yollar boyunca kurulan Güneş Direklerinin yönelimleri yol hizalaması nedeniyle kısıtlanabilir ve yol tam olarak doğu-batı yönünde ilerlemeyebilir. Kuzey-güney yolu boyunca uzanan Güneş Kutbu üzerindeki Güneş Paneli, yola doğru çıkıntı yapmadan güneye bakamaz. Bu gibi durumlarda panel yönelimi tipik olarak kurulumun mekansal kısıtlamaları dahilinde elde edilebilecek maksimum güneye bakan açıya ayarlanır.

Şebekeden Bağımsız Aydınlatma Projeleri için Güneş Direklerinin Belirlenmesi: Komple Sistemin Boyutlandırılması

Şebekeden bağımsız aydınlatma için bir Güneş Direğinin doğru boyutlandırılması, sistemin enerji talebinin (LED armatür güç değerinden ve gece başına gerekli çalışma saatinden), sahada mevcut olan güneş enerjisinin, gerekli özerklik için gereken akü depolamasının (sistemin güneş olmadan çalışması gereken ardışık bulutlu günlerin sayısı) ve sahanın tipik güneş koşulları altında aküyü güvenilir bir şekilde şarj etmek için gereken Güneş Paneli alanının hesaplanmasını gerektirir.

Adım Adım Güneş Direği Sistemi Boyutlandırması

1. Gecelik enerji talebini belirleyin: Watt cinsinden LED armatür gücünü, gece başına gereken çalışma saatiyle çarpın. Gecede 12 saat çalışan 60 watt'lık bir LED armatür, gece başına 720 watt-saat (0,72 kWh) enerji gerektirir.
2. Gerekli pil kapasitesini belirleyin: Gecelik enerji talebini gerekli özerklik günleriyle (çoğu ticari Solar Pole uygulaması için genellikle 3 ila 5 gün) çarpın ve pilin deşarj derinliğine bölün (LiFePO4 için maksimum %80). 5 günlük özerklik için: 720 Wh x 5 gün bölü 0,80 = 4.500 Wh (4,5 kWh) pil kapasitesi gerekir.
3. Minimum Güneş Paneli kapasitesini belirleyin: Güneş Paneli, güneş geri geldiğinde aküyü minimum şarj durumundan (yukarıdaki örnekte birbirini takip eden 5 bulutlu gün sonrasında) makul bir zaman dilimi içerisinde yeniden şarj etmeli ve aynı zamanda günlük çalışma enerjisini de sağlamalıdır. Tesisin PVWatt cinsinden ortalama günlük yoğun güneşlenme saatlerini kullanarak, minimum panel watt-tepe değerini elde etmek için toplam günlük enerji ihtiyacını (şarj rezervi artı çalışma enerjisi) yoğun güneş saatlerine bölün.
4. Tasarım kenar boşluğunu uygulayın: Panel kirlenmesini, sıcaklıktaki azalmayı, kablo kayıplarını ve denetleyici verimsizliğini hesaba katmak için hesaplanan minimum panel boyutuna %20 ila %30'luk bir tasarım marjı ekleyin. Bu marj, bu kayıp faktörleri biriktikçe sistemin tasarım ömrü boyunca güvenilir performans sağlar.

Sıkça Sorulan Sorular

1. Standart konut caddeleri için aydınlatma direklerinin yüksekliği ne kadardır?

Standart konut sokak lambası direkleri tipik olarak 5 ila 8 metre (16 ila 26 fit) 6 ila 8 metre arası tek şeritli taşıt yolu genişliğine sahip standart konut caddeleri için en yaygın olarak belirtilen yükseklik 6 metredir. Bu yükseklikte, tip II veya tip III fotometrik dağılımlara sahip standart LED yol armatürleri, 25 ila 35 metrelik direk aralıklarında konut caddeleri için hedef aydınlatmayı (geçerli yol aydınlatma standardına bağlı olarak tipik olarak 5 ila 15 lüks ortalama muhafaza edilen aydınlatma) sağlar.

2. Modern kentsel ortamlarda kullanılan ana elektrik direği türleri nelerdir?

Modern kentsel ortamlardaki ana elektrik direği türleri şunlardır: genel yol aydınlatması için galvanizli çelik konik direkler (yapısal performans ve düşük maliyet kombinasyonundan dolayı dünya çapında en yaygın kullanılan tip); bakım gerektirmeden korozyon direnci gerektiren kıyı ve birinci sınıf kurulumlar için alüminyum konik direkler; estetiğin fonksiyon kadar önemli olduğu şehir merkezleri, plazalar ve alışveriş caddeleri için dökme alüminyum dekoratif direkler; Kimyasal olarak agresif ortamlar için FRP kompozit direkler; ve minimum bakımın ve çok düşük maliyetin temel faktörler olduğu gelişmekte olan pazarlarda beton direkler örüyoruz. Güneş Direkleri, Güneş Paneli ve pil bileşenlerinin eklenmesiyle bu yapısal formlardan herhangi birinde yapılandırılabilen, büyüyen bir kategoriyi temsil eder.

3. 35 derece Kuzey enlemindeki güneş panelleri için optimum açı nedir?

35 derece Kuzey enleminde (yaklaşık olarak Los Angeles, Kaliforniya; Dallas, Teksas; veya Tokyo, Japonya), maksimum yıllık enerji verimi için güneş panelleri için optimum açı, yataydan yaklaşık 33 ila 37 derecedir; bu, yerel enlem açısına yakın ancak biraz üzerindedir. Bu eğim, bu enlemde yaz ve kış güneş yolları arasındaki asimetrinin bir sonucudur: Yaz, daha düşük eğim açılarında yakalanabilecek uzun günlere sahip çok yüksek bir güneş açısı getirirken, kış, daha yüksek eğim açılarından yararlanan kısa günlere sahip düşük bir güneş açısı getirir ve optimum yıllık denge, bu orta enlem konumlarında enlem açısının biraz üzerine düşer.

4. Belirli konumum için güneş paneli yönünü posta koduna göre nasıl bulabilirim?

Güneş paneli yönünü posta koduna göre bulmanın en doğru yöntemi pvwatts.nrel.gov adresindeki NREL PVWatt Hesaplayıcısını kullanmaktır. Posta kodunuzu girin, panel azimutunu 180 dereceye (gerçek güney) ayarlayın, eğim açısını 5 derecelik artışlarla değiştirin ve her eğimdeki yıllık enerji çıkışını not edin. Maksimum yıllık üretim sağlayan eğim, güneş panelleri için sahanıza özel optimum açıdır. PVWatts azimutunun gerçek kuzeyi sıfır olarak kullandığını, dolayısıyla 180 derecenin gerçek güneye karşılık geldiğini unutmayın. Manyetik güney, paneli yönlendirmek için pusula kullanıyorsanız uygulanması gereken yerel manyetik sapma değeri nedeniyle gerçek güneyden farklıdır.

5. Güneş Direkleri nasıl çalışır ve ne kadar dayanır?

Güneş Direkleri, direk yapısına monte edilmiş bir Güneş Paneli aracılığıyla güneş enerjisini toplayarak, enerjiyi yerleşik bir batarya sisteminde depolayarak ve depolanan enerjiyi gece saatlerinde bir LED armatürü çalıştırmak için kullanarak çalışır. Akıllı bir şarj kontrol cihazı, güvenilirliği en üst düzeye çıkarmak için armatürün parlaklığını pil durumuna ve gecenin saatine göre uyarlayarak enerji akışını yönetir. Yapısal direk bileşenleri, geleneksel elektrik direklerine göre 20 ila 30 yıllık hizmet ömrüne sahiptir. Güneş Panelinin tipik performans garantisi ömrü 25 yıldır. LED armatürlerin ömrü 50.000 ila 100.000 saattir. LiFePO4 pillerin her 7 ila 10 yılda bir değiştirilmesi gerekir; bu, Solar Pole'un yaşam döngüsündeki en sık bakım olayıdır.

6. Güneş Direkleri şebekeye bağlı aydınlatmaya göre daha uygun maliyetli midir?

Güneş Direkleri, yer altı elektrik kabloları için kanal açma maliyetinin yüksek olduğu, kurulum sahasının mevcut elektrik altyapısından uzak olduğu veya geçerli elektrik tarifesinin yüksek olduğu durumlarda genellikle şebeke bağlantılı aydınlatmaya göre daha uygun maliyetlidir. Bir Solar Pole sisteminin sermaye maliyeti tipik olarak kutup başına şebekeye bağlı eşdeğerinden %30 ila %60 daha yüksektir, ancak bu prim, kanal açma inşaat maliyetinin (tipik olarak toplam şebekeye bağlı kurulum maliyetinin %40 ila %60'ını temsil eder) ve sistemin hizmet ömrü boyunca devam eden elektrik maliyetlerinin ortadan kaldırılmasıyla dengelenir. Şebeke bağlantı maliyetlerinin ve elektrik tarifelerinin düşük olduğu yerler için ekonomi, şebekeye bağlı sistemleri tercih ediyor.

7. Güneş Panelini doğru açıya eğdiğimde yönü önemli olur mu?

Evet, bir Güneş Panelinin hem eğim açısı hem de yönü (azimutu) enerji verimini en üst düzeye çıkarmak için önemlidir. Kuzey Yarımküre'de, bir Güneş Paneli, güneşin gökyüzündeki yoluna maruz kalmayı en üst düzeye çıkarmak için tam güneye (azimut 180 derece) bakmalıdır. Gerçek güneyin doğusuna veya batısına bakmak, yıllık enerji çıkışını önemli ölçüde azaltır: Güneydoğuya veya güneybatıya bakan bir panel (gerçek güneye 45 derece sapmış), optimum eğimde gerçek güneye bakan bir panelin enerjisinin yaklaşık %90 ila %93'ünü yakalar. Gerçek doğuya veya batıya bakan bir panel, optimum güneye bakan panelin enerjisinin yalnızca yaklaşık %75 ila %80'ini yakalar. Posta kodu aracıyla güneş paneli yönü, yerel faktörleri hesaba katarak herhangi bir konum için gerçek güneyi doğrular.

8. Güneş Direği ile güneş enerjisi bağlantılı geleneksel ışık direği arasındaki fark nedir?

Bir Güneş Direği, Güneş Panelinin, pilin, kontrol cihazının ve aydınlatma armatürünün tamamının tek bir sistem olarak birlikte çalışacak şekilde tasarlandığı ve tasarlandığı, Güneş Panelinin rüzgar yükünü taşıyacak ve pil bölmesini kutup tabanına veya amaca yönelik tasarlanmış bir mahfazaya entegre edecek şekilde tasarlanmış kutup yapısına sahip, tamamen entegre, bağımsız bir aydınlatma sistemidir. Ayrı bir güneş enerjisi bağlantısına sahip geleneksel bir ışık direği, direğin orijinal olarak şebekeye bağlı hizmet için tasarlandığı ve daha sonra düşünülerek bir Güneş Panelinin eklendiği, genellikle yüzeye monte edilmiş bir pil kutusu ve yapısal olarak entegre olamayabilen veya direğin coğrafi konumu ve aydınlatma gereksinimleri için en uygun şekilde belirlenemeyen şarj kontrol cihazıyla birlikte bir Güneş Panelinin eklendiği hibrit bir düzenlemedir. Amaca yönelik olarak üretilen Güneş Direkleri çoğu uygulamada dönüştürülmüş geleneksel direklere göre daha iyi performans, daha iyi estetik ve daha uzun hizmet ömrü sağlar.

9. Güneş Direkleri daha az güneş ışığı alan kuzey eyaletlerinde güvenilir bir şekilde çalışabilir mi?

Güneş Direkleri Minnesota, Wisconsin, Michigan ve Kuzeybatı Pasifik dahil olmak üzere kuzey eyaletlerinde güvenilir bir şekilde çalışabilir, ancak bu bölgelerdeki daha düşük kış güneşi kaynaklarına uygun şekilde boyutlandırılmaları gerekir. Kuzey Güneş Direği kurulumları için temel tasarım uyarlamaları şunları içerir: kısa kış günlerinde yeterli enerjiyi yakalamak için daha büyük Güneş Paneli kapasitesi (güney kurulumlarında tipik olarak panel-yük oranının 1,2'den 1,5'e 2,0'dan 3,0'a veya daha yükseğe çıkarılması); uzun süreli bulutlu dönemlerde gereken çok günlük özerkliği sağlamak için daha büyük pil kapasitesi; özerkliği genişletmek için kaynakların düşük olduğu dönemlerde armatür çıkışını azaltan uyarlanabilir karartma kontrolörleri; ve paneli enlem açısından daha dik bir şekilde eğerek kış enerjisi yakalamaya öncelik vermek için güneş panelleri için optimum açının dikkatli bir şekilde optimizasyonu ve daha iyi kış performansı karşılığında yaz veriminde bir miktar azalmanın kabul edilmesi.

10. Rüzgar yükü, geleneksel aydınlatma direklerine kıyasla Güneş Direği tasarımını nasıl etkiler?

Bir Güneş Direği üzerindeki rüzgar yükü, eşdeğer yükseklikteki geleneksel bir ışık direğine göre önemli ölçüde daha yüksektir çünkü direğe monte edilen Güneş Paneli bir yelken görevi görür ve rüzgar panel yüzüne dik olarak estiğinde önemli miktarda yanal kuvvet üretir. Yaklaşık 1,0 metre x 1,7 metre boyutlarındaki 200 watt'lık monokristal Güneş Paneli, rüzgara 1,7 metrekarelik bir öngörülen alan sunuyor. 45 m/s tasarım rüzgar hızında (ASCE 7 kategori II rüzgar bölgesi için tipik bir değer), bu panel yüzeyi, direk yapısı ve temel tarafından karşılanması gereken panel braketi ve direk tepesinde yaklaşık 2.500 ila 3.500 Newton'luk bir rüzgar kuvveti üretir. Bu ek yükleme tipik olarak, eşdeğer yükseklikteki geleneksel bir direğe kıyasla %20 ila %40 daha fazla bir direk duvar kalınlığı ve daha yüksek devrilme momentine direnmek için daha derin gömme derinliğine veya daha büyük beton taban çapına sahip bir temel gerektirir.