تحديد أفضل زاوية ميل لأعمدة إنارة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية

في تصميم نظام كهروضوئي مستقل، عادةً ما يكون سطح وحدة الخلايا الشمسية مواجهًا لخط الاستواء بزاوية ميل محددة بالنسبة للأرض. ونظرًا لاختلاف كمية الإشعاع الشمسي باختلاف الفصول والمناخ، واختلاف زاوية الميل، فإن كمية الإشعاع الشمسي التي يتلقاها النظام شهريًا تتفاوت بشكل كبير. ولأن البطارية تُشحن بسعتها المقدرة، فإن تفريغها محدود بعمق التفريغ. في التصميم الأمثل لأعمدة إنارة الشوارع الشمسية، يجب تحديد زاوية الميل المثلى وفقًا لظروف الحمل، والظروف المناخية المحلية، والظروف الجغرافية، بحيث يلبي الإشعاع الشمسي على سطح المصفوفة المربعة متطلبات الاستمرارية والانتظام والحد الأقصى قدر الإمكان، مما يقلل من تكلفة النظام. ويستند حساب الإشعاع الشمسي على السطح المائل عمومًا إلى البيانات المناخية للعشر إلى العشرين سنة الماضية. استنادًا إلى بيانات الإشعاع الشمسي المتوفرة على المستوى الأفقي، يمكن استخدام نموذج تباين تشتت الإشعاع السماوي المقترح من قِبل Hay_I لحساب الاتجاه نحو خط الاستواء. كمية الإشعاع الشمسي التي تتلقاها المصفوفة المربعة بزوايا ميل مختلفة تُعطى بالمعادلة التالية: HT: HR8+HoI_RH}H+0. s, ~HB|Ho) (1+cosf1)J+0.5pH(1-cosp)(3) R: cos0/cos0 زاوية السقوط: u003dCOS[cos0cosfl+sin0sinflcos (y-yJJ زاوية السمت:u003dc0s[ sinasin~+c0sc0sc0s∞][3 سمت الشمس: ysu003dd*dy.+ f_l1**180._3 Thermal n[u003d{.}' fl≯(≯101fl∞01 I-lOther''Il Others'' u003dar~cos(tan3/tan~) Lu هي زاوية ميل المنحدر، f0 هي انعكاسية سطح الجسم الأرضي، هي زاوية السقوط، و هي زاوية سمت الشمس؛ a هي زاوية ارتفاع الشمس؛)، هي السطح زاوية السمت، حيث يمثل y سمت الشمس. من خلال حساب نموذج هاي المذكور أعلاه، يتم الحصول على متوسط ​​التغير الشهري للإشعاع الشمسي لمستويات الميل المختلفة. في الشمال، تكون الفترة من فبراير إلى أبريل هي الفترة التي يكون فيها الإشعاع الشمسي في أدنى مستوياته لكل مستوى ميل، وخلال هذه الفترة لا يختلف الإشعاع الشمسي الذي تتلقاه مستويات زوايا الميل المختلفة اختلافًا كبيرًا، ويشكل الإشعاع المتناثر نسبة عالية من إجمالي الإشعاع. بسبب تغير زاوية الميل، تتلقى وحدات الخلايا الشمسية المزيد من الإشعاع المباشر، ولكن الإشعاع المتناثر يكون أقل. لذلك، فإن الفرق في كمية الإشعاع الشمسي الذي تتلقاه المستويات ذات زوايا الميل المختلفة خلال 2-4 أشهر ليس كبيرًا جدًا.

خلال الأشهر الخمسة إلى الثمانية الأولى من فصل الصيف، تكون أعلى قيمة للإشعاع الشمسي الذي تتلقاه الطائرة عند زاوية ميل 0 درجة، بينما تكون أعلى قيمة عند زاويتي ميل 15 و22 درجة. أما عند زاوية ميل 40 درجة، فتكون أعلى قيمة للإشعاع الشمسي الذي تتلقاه الطائرة أقل بكثير مقارنةً بزوايا الميل الثلاث الأخرى. في المناطق الجنوبية، يكون الطقس دافئًا وصافيًا في الخريف، وعلى الرغم من انخفاض زاوية ميل الطائرة تدريجيًا، إلا أن الإشعاع الشمسي يبقى مرتفعًا نسبيًا. بعد شهر سبتمبر، ينخفض ​​الإشعاع الشمسي الذي تتلقاه الطائرة بسرعة وبشكل ملحوظ. في فصل الشتاء، تسود الأيام المشمسة، خاصةً في الشتاء السابق الذي شهد قلة الأمطار. في شهري يناير وديسمبر من فصل الشتاء، تكون زاوية ميل الطائرة هي الأدنى خلال العام. يتضح من ذلك أن الإشعاع الشمسي يتباين بشكل كبير على الأسطح المائلة بزوايا ميل مختلفة. يمكن الحصول على أعلى قيمة للإشعاع الشمسي عند زاوية ميل 40 درجة، بينما ينخفض ​​الإشعاع الشمسي بشكل كبير على السطح الأفقي. في الوقت نفسه، يتم التحكم في إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية قبل وبعد الانقلاب الشتوي. ونظرًا لأن فترة تشغيل النظام هي الأطول على مدار العام، يجب مراعاة زاوية الميل بشكل مناسب للإشعاع الشمسي في فصل الشتاء. ومن خلال تحليل متوسط ​​التغيرات الشهرية في الإشعاع الشمسي لمستويات الميل المختلفة، بالإضافة إلى وضع أحمال الاستخدام لدينا، عند تصميم نظام إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية، ينبغي أولًا مراعاة متطلبات التشغيل العادية للنظام في ظروف انخفاض الإشعاع الشمسي من فبراير إلى أبريل.