Góc nghiêng pin mặt trời 3D – đường đi Mặt Trời và điện năng một ngày

Phục vụ chuyên đề Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường lớp 10 theo Chương trình GDPT 2018: năng lượng tái tạo, pin mặt trời, hiệu suất chuyển hoá năng lượng. Đường đi của Mặt Trời tính từ vĩ độ, độ xích vĩ và giờ mặt trời; bức xạ trực tiếp giảm theo khối không khí (trời quang), bức xạ tới tấm pin tỉ lệ với cos của góc tới θ giữa tia nắng và pháp tuyến tấm pin, cộng thêm một phần nhỏ bức xạ khuếch tán. Công suất điện P = η·A·G; điện năng cả ngày là diện tích dưới đồ thị công suất. Kéo các thanh Vĩ độ, Ngày, Giờ mặt trời, Góc nghiêng β, Hướng tấm pin, Hiệu suất η, Diện tích và Điện năng nhà dùng; bấm Chạy một ngày để Mặt Trời đi từ lúc mọc tới lúc lặn, hoặc kéo trực tiếp Mặt Trời dọc đường đi. Nút Góc tốt nhất cho ngày này xoay tấm pin về cách đặt cho nhiều điện nhất trong ngày. Đồ thị chuyển giữa Công suất trong ngày và Điện năng theo góc nghiêng (ngày đã chọn và trung bình cả năm); chạm lên đồ thị để đổi giờ hoặc góc nghiêng. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao tấm pin cho công suất lớn nhất khi tia nắng chiếu vuông góc với mặt tấm pin? – Với tấm pin cố định cả năm, góc nghiêng tốt nhất liên hệ thế nào với vĩ độ của nơi lắp đặt? – Cần bao nhiêu mét vuông tấm pin để đủ điện cho một hộ gia đình vào mùa đông và vào mùa hè?