[光電系列專欄]自我評估太陽光電系統(工程評估)

作者: 
徐世康/盈碩能源有限公司 專案經理

《見完整 光電系列專欄

    近年來原物料價格上漲,氣候變遷加劇,天災人禍導致能源安全與能源自主意識抬頭,節約能源技術與再生能源設備成為市民關注的項目之一。本文以一般住家為考量,提供民眾設置太陽光電系統前,可以先自行評估的工程相關事項。後續另有財務面說明文章供參考。工程面的評估項目共有八點,分別為:座向角度、鄰近遮陰、主結構屋況、可用面積、系統形式、估算發電量等。各項目可單獨進行考慮,無先後次序,亦可整體評估。下圖為整理系統化以便讀者理解參考:

 

一、座向&光電板角度

        由於台灣位處北半球,北迴歸線通過嘉義—花蓮,除夏至太陽直射北迴歸線外,一年中的多數時間太陽走向都會偏南。所以太陽光電板的最佳設置方位朝南,角度則經過太陽光軌跡計算與軟體分析,台灣地區太陽光電板以15~20度為較佳設置角度。

當然許多房屋坐向及屋頂形式不盡然能以最佳化設計進行太陽光電系統施做,故本文再進一步說明不同座向與角度造成的差異:

(一)座向調整:座向在偏離正南45度,將較正南減少20~30%左右的發電量;偏離90度,也就是東西向的方位,每年發電量約只剩正南方位之60%左右。如果屋頂方位不佳,非得使用東西向,其中面西向的屋頂發電量會較高。

(二)角度調整:因為台灣地區身處熱帶及亞熱帶地區,靠近赤道下,太陽光電板在0度到20度內發電量差異小於5%。如處北京、柏林等高緯度地區,太陽光電板的角度可能需要調整至30甚至35度,才能取得最好的日照發電量。

 

二、鄰近遮陰

        我們都知道太陽光電系統需要陽光才能發電,所以評估住宅旁是否有鄰近大樓、大樹、或即將建造的結構物是很重要的。在光電系統中,如果一片太陽光電板有遮蔭,會影響到整個串列的發電效能。最理想的狀況是完全沒有遮蔽,但若鄰近建物造成部分遮蔽,則系統設計師可以避開該陰影,利用沒有遮蔭的面積進行系統施做,或利用電力系統設計將遮蔭影響降至最低。

        如果不知道該物體是否會造成遮蔭,可進行距離與高度簡單測量後以軟體模擬計算而得[1]。一般情況都希望從上午九點至下午三點該系統都可以充分享受日照。

        

        造成遮蔭範例                                       南向造成遮陰                              

 

三、主結構屋況

        由於目前250Wp左右晶矽太陽光電板尺寸約1.6平方米,重量約20公斤,加上所需要的支架及結構,每平方公尺的載重約25公斤,加上颱風季節可能有的強風及豪雨,對系統所處之屋頂結構有一定要求。

        一般來說架設太陽光電系統的支架形式有兩種[2],分別為平屋頂與鐵皮屋頂形式。平屋頂形式於屋頂上植筋、建立水泥基座,再將鋁擠型或不鏽鋼支架固定於基座上。台灣地區因為颱風因素,都建議必須以水泥基座加強結構固定,而現場灌漿的方式也較能避免屋頂鑽孔造成日後的漏水問題。鐵皮屋頂形式為,將支架以自攻螺絲固定於鐵皮屋下C型鋼,並將鑽孔填縫防水,相對平屋頂形式施工較為快速。

    

鐵皮屋頂形式                                                 平屋頂形式

 

四、可用面積

        目前太陽光電系統裝置容量1kWp使用的面積約6.5平方公尺至8平方公尺,換算坪數約2.2坪至將近3坪。一般住家良好屋況的屋頂約30坪,扣除維修走道及環境限制後,最多可裝設近10kWp之太陽光電系統。

約30坪之住宅屋頂




[1] 目前Google有提供免費軟體Sketch Up可繪製3D建築物,輸入經緯度後可有日照模擬。坊間亦有付費壖體可使用。建議以夏至與冬至兩天早上九點至下午三點無遮陰為原則。

[2] 雨遮式的太陽光電系統結合平屋頂及鐵皮屋頂形式,不多作贅述。

 

 

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