Détermination de l'angle d'inclinaison optimal des lampadaires solaires

Lors de la conception d'un système photovoltaïque autonome, le plan du module de cellules solaires est généralement orienté vers l'équateur et présente un certain angle d'inclinaison par rapport au sol. Le rayonnement solaire variant selon les saisons et les climats, et l'angle d'inclinaison étant variable, le rayonnement reçu chaque mois est très variable. De plus, la batterie étant chargée à sa capacité nominale et sa décharge étant limitée par la profondeur de décharge, l'angle d'inclinaison optimal doit être déterminé pour une conception optimale de l'éclairage public solaire. Cet angle doit être déterminé en fonction des conditions de charge, des conditions climatiques locales et des caractéristiques géographiques, afin que le rayonnement solaire sur le plan du module soit aussi continu, uniforme et maximal que possible, tout en minimisant le coût du système. Le calcul de l'irradiance solaire sur le plan incliné repose généralement sur les données météorologiques des 10 à 20 dernières années. À partir des données d'irradiance solaire disponibles sur le plan horizontal, le modèle d'anisotropie du rayonnement diffusé par le ciel proposé par Hay_I permet de calculer la direction du rayonnement vers l'équateur. La quantité de rayonnement solaire reçue par le réseau carré en fonction de différents angles d'inclinaison. Son expression est : HT : HR8+HoI_RH}H+0. s, ~HB|Ho) (1+cosf1)J+0.5pH(1-cosp)(3) R: cos0/cos0 Angle d'incidence: u003dCOS[cos0cosfl+sin0sinflcos (y-yJJ angle zénithal:u003dc0s[ sinasin~+c0sc0sc0s∞][3 Azimut du soleil: ysu003dd*dy.+ f_l1**180._3 N thermique[u003d{.}' fl≯(≯101fl∞01 I-lAutres''Il Autres'' u003dar~cos(tan3/tan~) Lu est l'angle d'inclinaison de la pente, f0 est la réflectivité de surface de l'objet au sol, est l'angle d'incidence, et le mortier est l'angle zénithal solaire; a est l'angle d'altitude solaire;), est l'angle d'azimut de surface , y est le solaire L'azimut est pris en compte. Le calcul du modèle de Hay présenté ci-dessus permet d'obtenir la variation mensuelle moyenne de l'irradiance solaire pour différents plans d'inclinaison. Dans l'hémisphère nord, la période de février à avril correspond à la période de plus faible irradiance solaire pour chaque plan d'inclinaison. Durant cette période, l'irradiance solaire mesurée par différents plans d'inclinaison est relativement homogène, le rayonnement diffusé représentant une part importante du rayonnement total. En raison de la variation de l'angle d'inclinaison, les modules photovoltaïques reçoivent davantage de rayonnement direct, mais le rayonnement diffusé est prédominant. Par conséquent, la différence de rayonnement solaire reçue par les plans d'inclinaison différents durant les 2 à 4 mois suivants reste relativement faible.

Durant les 5 à 8 mois d'été, l'irradiance solaire reçue par le plan incliné est maximale pour un angle de 0°. Les angles d'inclinaison de 15° et 22° présentent des valeurs très proches, tandis que l'irradiance solaire reçue par le plan incliné à 40° est nettement inférieure à celle reçue pour les trois autres angles. Dans le sud, en automne, le temps est généralement ensoleillé et le ciel dégagé. Bien que l'angle d'inclinaison diminue progressivement, le rayonnement solaire reste relativement élevé. Après septembre, le rayonnement solaire reçu par le plan incliné chute rapidement et fortement. En hiver, le temps est généralement ensoleillé, surtout l'hiver précédent, où les précipitations ont été rares. En janvier et décembre, l'angle d'inclinaison est le plus bas de l'année. On constate ainsi que le rayonnement solaire varie considérablement selon l'angle d'inclinaison du plan. Le rayonnement solaire maximal est obtenu à 40°, tandis que le rayonnement solaire sur un plan horizontal est fortement réduit. Parallèlement, l'éclairage solaire est régulé par la luminosité avant et après le solstice d'hiver. La période de fonctionnement du système étant la plus longue de l'année, l'angle d'inclinaison doit être adapté à l'ensoleillement hivernal. L'analyse des variations mensuelles moyennes de l'ensoleillement pour différents plans d'inclinaison, combinée à notre consommation énergétique, permet de concevoir un système d'éclairage public solaire optimal. Il convient en priorité de prendre en compte les exigences de fonctionnement du système dans des conditions de faible ensoleillement, de février à avril.