在七月热浪期间优化太阳能效率

当我们为即将到来的又一个炎热的夏天做准备时，让我们考虑一下屋顶上的太阳能电池板，用来对抗炎热。人们经常误解光伏屋顶太阳能在类似于热太阳能系统的高温条件下蓬勃发展；但实际上，情况恰恰相反。本文提供了必要的设计和采购技术，一旦实施，将确保太阳能系统在预期的 7 月热浪期间保持稳定，并帮助您实现能源生产峰值。

热能和太阳能有什么大不了的？

光伏（PV）太阳能电池板能够将阳光转化为电能。然而，它们的生产率随着温度的升高而降低。与太阳能热水板不同，太阳能光伏板在相对较冷的条件下运行效果更好。因此，采用良好的设计是抵消热量对功率输出影响的关键因素。

在标准测试条件 (STC) 下，太阳能电池板的功率是在电池温度为 25°C 时定义的。在实际条件下部署时，面板的性能通常会因温度升高而下降。它下降的分数称为温度系数 (Pmax)，它是在标称工作电池温度 (NOCT) 下测量的。除其他参数外，NOCT 规定实验室测试期间的空气温度为 20°C。

考虑到平均 NOCT 约为 45°C，可以合理地得出这样的结论：在现实条件下，任何一天气温超过 20°C 都会因热量而对太阳能电池板的效率产生负面影响。尽管这种影响在天气温和的日子里可能可以忽略不计，但温度升高几度可能会大大改变情况。

从加州去年的数据可以明显看出，高温是优化太阳能生产的重大挑战。其中一半天的最高气温超过20度，超过四分之一的时间气温升至30度左右。这种情况会导致太阳能电池板与温度相关的效率损失显着，这是一个需要解决的挑战。

当然，并不是所有的日子都会产生相同的太阳能，尤其是那些温度较高、峰值日照时间通常较多的日子。这确实是一把双刃剑。一方面，太阳辐照度增加，另一方面，挑战也随之而来。 由于高温导致面板效率降低。

考虑到日照时数，我们发现大多数情况发生在气温上升超过 20 度时，即使在气温超过 30 度的极热天气，也有超过三分之一发生。该数据强调了在不同天气条件下评估太阳能电池板有效性时考虑温度变化的重要性。

温度系数重要吗？

在探索太阳能投资时，选择能够在炎热条件下发挥最佳性能的太阳能电池板是有益的。在查看数据表时，目标是温度系数 (Pmax) 具有接近于零的最小负值，这意味着功耗降低较低。因此，像-0.37%/°C这样的参数比-0.40%/°C更有优势。

如果我们观察具有最高和最低温度性能的太阳能电池板，与标准 25°C 相比，每升高 1°C，差异仅为 0.31%（例如，最高温度为 -0.21%/°C，最低温度为 -0.52%/°C）。将其转化为现实条件，这相当于在 30° 的天气下最大潜在效率下降（从最高到最低）约 3%，在 40° 的强烈天气下下降 6%。

事实上，效率损失并不是全天均匀发生的，因为它随着温度的变化而不断波动。由于这种动态特性，根据与温度相关的效率损失来计算不同太阳能电池板之间节省的具体能源或美元实际上变得具有挑战性。

温度系数的重要性可能是一个有争议的话题。虽然有些人可能认为这无关紧要，但重要的是要记住，具有低温度系数的太阳能电池板通常在其他规格上也表现出色。因此，在选择过程中考虑相关的整体质量可能是值得的。

空调和太阳能

当我们经历一场又一场的热浪时，对空调运行费用不断上涨的担忧是完全有道理的。仔细规划新屋顶太阳能系统的尺寸和设计确实是明智的，这有助于显着抵消这些成本。您的太阳能设置优化得越好，从长远来看您节省的费用就越多。

要事第一

在考虑太阳能选项之前，必须强调建筑围护结构适当隔热的重要性。唯一真正的免费能源是您不消耗的能源，因此至少有必要确认屋顶隔热材料的充足性并纠正门口或窗户上的任何缝隙。

假设您的隔热措施得到了照顾，那么我们假设您希望您的新屋顶太阳能系统能够抵消在一年中最炎热的一天高峰时段运行的中型空调的能源费用。我们稍后会讨论冬季的情况。

为空调负载定制太阳能

这是一个简单的四步方法，用于确定并网屋顶太阳能系统的尺寸，以适应空调的负载。如果您有不同的优先级或对于离网系统，此策略可能不适合。此外，它应该与安装人员的指导一起使用。

MS-450W太阳能电池板参数

1确定空调功率：

在本例中，我们以峰值负载为 2.5 kW 的 7 kW（输出）分体式交流系统为例。经过一些复杂的计算，我们将考虑 2 kW 的平均运行负载。

2 确定每日用电量：

要计算高温条件下的每日能源使用量，只需将平均功率乘以最热一天的预期运行时间即可。
2 kW（平均功率）x 16 小时（每日运行时间）等于 32 kWh（每日能源使用量）。

3 确定最热月份的电力需求：

让我们做更多假设：假设您住在加利福尼亚州，那里每千瓦（千瓦）的屋顶太阳能平均每天产生大约 4.4 千瓦时（千瓦时）的能量。但在我们的计算中，我们仅关注高温条件下的能源需求。因此，您需要找出您所在地最热月份期间每安装千瓦太阳能的每日千瓦时发电量。因此，您应该计划每天安装5.8千瓦的太阳能。

4 确定所需的太阳能电池板功率：

将空调装置的每日能源使用量除以每千瓦太阳能的每日能源产量。32 kW（每日能源使用量）/5.8 kWh（每千瓦太阳能的每日能源产量）= 5.5 kW（必要的屋顶太阳能容量）。以上未考虑任何其他房屋荷载。这只是一种计算并网系统在一年中最热时期为空调供电所需太阳能的方法。在为家庭设计屋顶太阳能电池阵列时，还有许多其他因素需要考虑。

太阳能电池板放置方向

将太阳能电池板朝向西方可能是有益的，尤其是在热浪条件下，因为它可以在下午高峰时段最大限度地提高太阳能产量。这与空调和家中其他电器的最长使用时间一致。因此，这种安排可以提高能源自消耗的效率。

太阳能电池板有利于凉爽的风

正如我们在炎热的夏日享受清爽的微风一样，我们的太阳能电池板也是如此。研究证明，风对光伏电池有冷却作用，增强太阳能电池板的电力输出。理想情况下，微风应在下午 2 点之前到达，最好是从面板所面向的方向吹来。

事实上，在加州，我们很幸运。居住在距离海岸 5 或 10 公里范围内的人们可以享受持续的西南海风。大多数夏季天气通常在中午左右开始，除了最闷热的天气（超过 30 度）。这种风向对于朝西的太阳能电池板特别有利，可以提高其性能。

苏尼斯中东生产案例