Tilt angle optimization for different solar models

Abstract

A energia solar é uma fonte de energia sustentável que pode ser usada para alimentar edifícios e indústria, sendo também benéfica para o ambiente. O fator mais importante no desempenho de um painel solar é a quantidade de radiação solar que intercepta. Portanto, é determinado o ângulo de inclinação ideal de forma a maximizar esta radiação solar intercetada.Para efetuar esta determinação, são usados vários modelos solares.Esta dissertação tem como objetivo principal calcular, para um painel solar na cidade de Coimbra, ângulos de inclinação ótimos e a energia solar máxima, o mais aproximado da realidade, usando o melhor modelo solar testado.Para isso, inicialmente, é efetuada a explicação de todos os dados solares referentes aos ângulos provenientes do sol e aos diferentes tipos de radiação. De seguida, são apresentados os modelos solares usados para calcular, através do Visual Basic for Applications, o ângulo de inclinação ideal e a energia solar máxima.São assim apresentados os resultados do ângulo de inclinação diário, mensal e anual ideais e também a energia solar mensal e anual máxima para cada modelo solar, para a cidade de Coimbra. De seguida, é realizada a comparação de resultados obtidos de forma a determinar o melhor modelo solar para calcular o ângulo de inclinação ideal e a máxima energia solar incidente mais próximos da realidade e também para determinar o melhor ajuste para um painel solar, se com um ângulo de inclinação ideal diário, mensal ou anual, tendo em conta a energia máxima intercetada e os custos com um mecanismo de seguimento.O tema desta dissertação é um assunto importante para quem quer que utilize ou que queira investir em painéis solares na cidade de Coimbra, no interesse de melhorar a relação custo-benefício do investimento realizado ou por realizar.

Solar energy is a sustainable source of energy that can be used to power building and industry while also being beneficial to the environment. The most important factor in the performance of a solar panel is the amount of solar radiation that reaches it. Thus, optimum tilt angle is determined in order to maximize this incident solar radiation. To achieve this, several solar models can be used. The objective of this dissertation is to provide, for the city of Coimbra, real-world approximate values of optimum tilt angles and maximum solar energy for a collector panel, by using the ideal solar model.For this purpose, initially, the explanation of all solar data regarding the solar angles and the different types of radiation is done. Thereafter, the solar models, which are calculated using Visual Basic for Applications regarding optimum tilt angle and maximum solar energy, are presented. Therefore, it is introduced the results of the optimum daily, monthly and annual tilt angle and also maximum monthly and annual solar radiation for each solar model, for the city of Coimbra. Thereafter, the comparison of results is done in order to determine the best model to calculate approximate real-word values of optimum tilt angle and maximum solar energy and also to determine which is the better adjustment for a collector panel, if either daily, monthly or annual, taking into account the intercepted solar energy and costs such as a tracking mechanism.The theme of this dissertation is an important issue for whoever utilizes or wants to invest in solar panels in the city of Coimbra, in the interest of improving the cost-effectiveness of the investment made or to be made.