Положение солнца и угол наклона солнечных панелей

Что показывают углы солнца

Положение солнца на небе задаётся двумя углами. Высота показывает, насколько солнце поднялось над плоскостью горизонта, а азимут задаёт направление на солнце и отсчитывается от истинного севера по часовой стрелке. В Северном полушарии в истинный полдень солнце стоит точно на юге и находится в самой высокой точке за день. Направления восхода и заката меняются по сезонам: летом солнце встаёт на северо-востоке и садится на северо-западе, зимой встаёт на юго-востоке и садится на юго-западе. На графике калькулятора кривая высоты для выбранного дня показана вместе с кривыми для 21 июня и 21 декабря, поэтому самые высокие и самые низкие положения солнца для участка видны сразу.

Как выбрать угол наклона солнечных панелей

Панель с постоянным наклоном в Северном полушарии ориентируют на истинный юг, в Южном полушарии на истинный север. Если направление задаётся по компасу, показание нужно исправить на магнитное склонение; для этого подойдёт калькулятор магнитного склонения.

Для постоянного годового наклона калькулятор приводит две опубликованные приближённые методики:

• Jacobson и Jadhav (2018): авторы рассчитали оптимальные углы наклона для точек во всех странах мира с помощью программы PVWatts Национальной лаборатории возобновляемой энергии США и подобрали полином третьей степени от широты. Для Северного полушария наклон = 1,3793 + φ(1,2011 + φ(−0,014404 + φ·0,000080509)). Работа показывает, что на облачных и туманных высоких широтах оптимальный наклон заметно меньше широты. Для 40° широты формула даёт около 31,5°, для 55° около 37°.
• Ландау: для широт от 25° до 50° годовой наклон = широта × 0,76 + 3,1°. Там же приводится сезонная настройка: летний угол = широта × 0,93 − 21°, зимний = широта × 0,875 + 19,2°; на летний угол переходят 30 марта, на зимний 10 сентября. Калькулятор показывает и коэффициенты для четырёх сезонов.

Обе методики приближённые. Окончательный угол и расстановку рядов определяют моделированием выработки с почасовыми данными об инсоляции для конкретного участка, облачностью, отражательной способностью поверхности (альбедо), затенением и температурными потерями. О критериях выбора земельного участка рассказано в нашем руководстве как выбрать участок под солнечную электростанцию (на турецком языке), а о наших работах в отрасли на странице возобновляемая энергетика.

Расчёт длины тени

На ровной поверхности длина тени от объекта высотой h равна L = h / tg(α), где α высота солнца. При высоте солнца 30° тень примерно в 1,73 раза длиннее высоты объекта, при 45° равна ей. Тень направлена в сторону, противоположную солнцу. Калькулятор показывает длину и направление тени для выбранного момента, а также длину тени в полдень зимнего солнцестояния. Этот момент, когда солнце стоит ниже всего за год, часто берут за отправную точку при оценке затенения от рядов панелей, зданий и деревьев. На склоне тень удлиняется или укорачивается в зависимости от направления уклона.

Как пользоваться

1. Нажмите на точку на карте или введите широту и долготу в десятичных градусах.
2. Выберите дату и местное время, при необходимости измените часовой пояс. Кнопка «Сейчас» берёт время с вашего устройства.
3. Укажите высоту объекта, тень которого нужно рассчитать, в метрах.
4. В результатах приводятся углы солнца, время и направления восхода и заката, параметры тени; ниже показаны рекомендации по наклону панелей и угол падения лучей на панель. Линии на карте показывают направления восхода, заката, текущего положения солнца и тени.

Данные и метод

Положение солнца рассчитывается по уравнениям солнечного калькулятора Лаборатории глобального мониторинга NOAA (США), основанным на книге Жана Меёса «Астрономические алгоритмы»; к высоте солнца применяется поправка NOAA на атмосферную рефракцию. Восход и закат определяются как момент, когда центр солнечного диска находится на 0,833° ниже горизонта. По данным NOAA, при таком методе время восхода и заката теоретически точно в пределах минуты для широт от −72° до +72°. Метод применим для 1901-2099 годов. Значки взяты из Lucide (лицензия ISC); график нарисован в SVG без сторонних библиотек, подложки предоставлены Esri и участниками OpenStreetMap. Все вычисления выполняются в браузере, координаты не отправляются на сервер. Используемые библиотеки с открытым исходным кодом и их лицензии: Источники данных.