Alors que le monde continue d’évoluer vers une augmentation des sources d’énergie renouvelables, l’un des éléments les plus importants d’un système d’énergie solaire réussi est de comprendre les angles solaires de votre propriété. La première étape pour comprendre les angles solaires consiste à comprendre la différence entre l’orientation et l’inclinaison. L'orientation des panneaux solaires est la direction dans laquelle ils sont orientés par rapport au soleil, tandis que l'inclinaison est l'angle du panneau par rapport au sol. L'orientation et l'inclinaison sont des considérations importantes lors de la conception d'un système d'énergie solaire.
L'orientation est importante car la meilleure façon de maximiser l'énergie solaire est de placer les panneaux directement face au soleil. Cela garantit que les panneaux reçoivent le plus de lumière directe du soleil et produisent donc le plus d’énergie.
Généralement, un angle d'inclinaison plus élevé captera plus de lumière solaire, cependant, l'angle d'inclinaison optimal peut varier en fonction de l'emplacement et de la période de l'année. Si le panneau solaire est trop plat, il ne captera pas suffisamment de lumière solaire et le système sera inefficace, tandis que si le panneau solaire est trop incliné, il ne captera pas suffisamment de lumière solaire non plus.
Plus profond sur les angles solaires ?
L'axe autour duquel la Terre tourne est incliné d'un angle de 23,45 degrés par rapport au plan orbital de la Terre et à l'équateur du Soleil. L'axe de la Terre entraîne une variation jour après jour de l'angle entre la ligne terre-soleil et le plan équatorial de la Terre appelée déclinaison solaire δ. Cet angle peut être estimé par l'équation suivante :
où N = jour de l'année, avec 1 janvier + 1
La position du soleil peut être définie en fonction de son altitude β au-dessus de l'horizon et de son azimut ϕ mesuré dans le plan horizontal.
Pour déterminer l'angle d'incidence θ entre un faisceau solaire direct et la normale à la surface, l'azimut surface ψ et l'azimut surface-solaire γ doivent être connus. L'azimut surface-solaire est désigné par γ et est la différence angulaire entre l'azimut solaire ϕ et l'azimut surface ψ. Pour une surface orientée à l’est du sud, γ = ϕ − ψ le matin, et γ = ϕ + ψ l’après-midi. Pour les surfaces orientées à l’ouest ou au sud, γ = ϕ + ψ le matin et γ = ϕ − ψ l’après-midi. Pour les surfaces orientées au sud, ψ = 0 degré, donc γ = ϕ pour toutes les conditions. Les angles δ, β et ϕ sont toujours positifs.
Pour une surface avec un angle d'inclinaison Σ (mesuré à partir de l'horizontale), l'angle d'incidence θ est donné par
Pour les surfaces verticales, Σ = 90 degrés, cosΣ = 0 et sinΣ = 1,0, doncÉq. dessusdevient
Pour les surfaces horizontales, Σ = 0 degré, sinΣ = 0 et cosΣ = 1,0, doncÉq.mène à
La latitude φ est l'emplacement angulaire au nord ou au sud de l'équateur, nord positif ; −90 degrés ≤ φ ≤ 90 degrés.
Angle zénithal θz, l'angle entre la verticale et la ligne du soleil, est l'angle d'incidence du rayonnement direct (faisceau) sur une surface horizontale (θz= θ).
L'angle horaire ω est le déplacement angulaire du soleil à l'est ou à l'ouest du méridien local dû à la rotation de la terre sur son axe à 15 degrés par heure ; matin négatif (−ωs) et après-midi positif (+ωs) (Figure.). La position du soleil à n’importe quelle heure τ peut être exprimée comme suit :
Si les angles δ, φ et ω sont connus, alors la position du soleil au point d'intérêt peut être facilement déterminée pour n'importe quelle heure et n'importe quel jour en utilisant les expressions suivantes :
(
Pour n'importe quel jour de l'année, la déclinaison solaire δ peut être déterminée enÉq.et pour l'heure τ, l'angle horaire ω peut être calculé enÉq. La latitude φ est également connue et l'altitude solaire β peut donc être déterminée.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The tilt of solar panels affects their energy output by influencing the angle of incidence between the sun’s rays and the panel surface. A tilt angle that matches the latitude of the installation location is generally considered optimal, as it allows the panels to receive the most direct sunlight throughout the year. For example, a location at 30° latitude would have an optimal tilt angle of around 30°. However, the optimal tilt angle may vary depending on the specific installation and local climate conditions.
The surface azimuth (ψ) is the direction of the surface normal relative to true south, while the surface-solar azimuth (γ) is the direction of the sun relative to true south. To determine the angle of incidence (θ) between a direct solar beam and the normal to the surface, both the surface azimuth and surface-solar azimuth must be known. The angle of incidence can be calculated using the equation: θ = arcsin(sin(ψ) \* sin(γ) + cos(ψ) \* cos(γ) \* cos(β)), where β is the solar declination angle.
Seasonal changes affect the optimal orientation and tilt of solar panels due to the Earth’s tilt and orbit around the sun. During the summer months, the sun is higher in the sky, and a lower tilt angle may be beneficial. In contrast, during the winter months, the sun is lower in the sky, and a higher tilt angle may be beneficial. The optimal orientation and tilt may also vary depending on the specific location and climate, with locations near the equator requiring less seasonal adjustment than those at higher latitudes.
Incorrect orientation and tilt can significantly impact the performance of a solar energy system, leading to reduced energy production and efficiency. A deviation from the optimal orientation and tilt can result in a loss of up to 30% of the system’s potential energy output. This can lead to increased payback periods, reduced return on investment, and decreased overall system performance.
Software tools and simulations can be used to optimize solar panel orientation and tilt by analyzing various factors such as location, climate, and system design. These tools can simulate the performance of different orientation and tilt configurations, taking into account factors like shading, temperature, and irradiance. This allows designers and installers to identify the optimal orientation and tilt for a specific installation, maximizing energy production and system efficiency.
