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Verschattungsrechner für Solarmodule
Wie berechnet man den empfohlenen Mindestabstand zwischen Photovoltaikmodulen?
Methodik
Methodik des Rechners für den Mindestabstand zwischen Solarmodulen.
Wenn die Installation auf dem Boden oder auf einem Flachdach montiert werden soll, ist es äußerst wichtig, die nächsten Reihen der Anlage so anzuordnen, dass der Schatten der vorherigen Reihe die nächste nicht verdeckt. Zu diesem Zweck werden die Abstände der Reihen zueinander anhand von Berechnungen für den Einfallswinkel der Sonnenstrahlung am 23. Dezember bestimmt, wenn die Sonne am niedrigsten über dem Horizont steht.
Die Wahl dieses Abstands hängt eng mit unserem geografischen Standort sowie den Abmessungen des Moduls, seiner Ausrichtung und dem Neigungswinkel zusammen.
Der erste Schritt besteht darin, den Einfallswinkel der Sonnenstrahlen zu berechnen. Für die nördliche und die südliche Hemisphäre oberhalb der Tropen kann dieser Wert mithilfe der folgenden Formeln bestimmt werden. Für φ ist der Breitengrad des Installationsorts einzusetzen.
Methodik
Die Wahl dieses Abstands hängt eng mit unserem geografischen Standort zusammen, sowie mit den Abmessungen unseres Moduls, seiner Ausrichtung und dem Neigungswinkel.
wobei:
z – Abstand zwischen den Reihen (m),
α – Neigungswinkel des Moduls,
h – Höhe der Module einschließlich Unterkonstruktion (m),
β – Einfallswinkel des Sonnenlichts zur Wintersonnenwende.
Methodik
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass wir zur Bestimmung des Mindestabstands zwischen den Reihen nur den minimalen Einfallswinkel des Sonnenlichts im Jahresverlauf kennen müssen, der zur Wintersonnenwende (22. Dezember) auftritt, wenn die Sonne im Zenit über dem Wendekreis des Steinbocks steht. Daher kann der Winkel mit der folgenden Formel berechnet werden:
Wenn der minimale Einfallswinkel des Sonnenlichts im Jahresverlauf bekannt ist, lässt sich der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Reihen von Photovoltaikmodulen bestimmen. Die folgende Abbildung zeigt das schematische Diagramm zur Berechnung des Reihenabstands sowie die Berechnungsformel:
Methodik
Lösungen zur Verringerung des Abstands zwischen den Reihen sind zulässig, haben jedoch einen direkten Einfluss auf den Energieertrag, insbesondere in den Wintermonaten, sowie auf die Lebensdauer der Photovoltaikzellen der Module in den untersten Reihen der Anlage.
Lösungen zur Verringerung des Abstands zwischen den Reihen sind zulässig, haben jedoch einen direkten Einfluss auf den Energieertrag, insbesondere in den Wintermonaten, sowie auf die Lebensdauer der Photovoltaikzellen der Module in den untersten Reihen der Anlage.
Ein äußerst wichtiger Punkt bei der Verringerung des Abstands ist die optimale Verschaltung der in Strings verbundenen Photovoltaikmodule, sodass die möglicherweise verschatteten Modulreihen separat von den MPPT-Systemen des Wechselrichters gesteuert werden.
Beispiel
Beispiel
- Die Berechnungen des Mindestabstands zwischen den Modulen wurden für ein Mehrfamilienhaus mit Flachdach in Gdańsk durchgeführt, wo der Breitengrad = 54°21' beträgt.
Zur Wintersonnenwende (22. Dezember) steht die Sonne im Zenit über dem Wendekreis des Steinbocks. Zu diesem Zeitpunkt weist Gdańsk den geringsten Einfallswinkel des Sonnenlichts im Jahresverlauf auf, der nach folgender Formel berechnet wird:
2. Wenn der minimale Einfallswinkel des Sonnenlichts im Jahresverlauf bekannt ist, lässt sich der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Reihen von Photovoltaikmodulen bestimmen. Für den Neigungswinkel der Unterkonstruktion und des Moduls selbst wurde 25° angesetzt. Empfohlene Werte liegen im Bereich von 25 – 40 °. Die Höhe des gewählten Moduls beträgt 165 cm.
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