在“ Solar 101”系列的第一篇文章中，(我的屋顶准备好用于太阳能了吗?)和(将太阳能系统连接到屋顶上)，我们讨论了屋顶的年龄和物理特性如何影响太阳能电池的设计和投资回收期前瞻性太阳系。我们考虑了天气问题和太阳能电池板的挫折，以估计将安装在屋顶上的太阳能电池板的数量。
现在，我们将了解面板的纬度，间距和方位角与其太阳能输出之间的关系。
在理想的世界中，太阳能电池板始终以垂直的角度面对太阳。但是，大多数潜在的太阳能购买者都陷于先前存在的现实中：他们已经拥有的房屋以及具有预先存在的条件的屋顶。局部阴影，小于理想的方位角或小于理想的屋顶间距通常是住宅安装的标准。但这引出了一个问题：这些因素将在多大程度上影响我的系统的投资回报率?
我们大多数人都希望每年最大化发电量。因此，最佳方位角应该在南方，理想的音高大致等于您的房屋或公司的纬度。我们可以使用美国能源部的PV瓦特工具估算太阳能发电量，以此检验这一假设。
看起来是这样的：
PV Watts并不是一个完美的工具;这是一个粗略的指南，但是对于我们的目的来说已经足够接近了。如果您居住在积雪，灰尘，树木遮盖或其他会阻挡阳光的变量大的地区，那么您的发电量将会降低。
让我们从一个完全普通的城镇-伊利诺伊州的Normal-作为我们的测试地点开始进行分析。对于此分析，我们采用PV瓦特中的默认变量，更改两个变量：屋顶的倾斜(度)和将阵列类型更改为固定(屋顶安装)。
优化太阳能电池板角度的经验法则是将它们安装在与站点纬度相等的角度上，并朝南。伊利诺伊州法线的纬度为40.5°。
如您在下表中所见，该屋顶产生的峰值不完全是40.5°，而是在35-36°之间。根据此“正常”数据，面板的间距可以在20°至50°的范围内变化，并且仍会产生其峰值电势的97%以上。
从此图表中可以看到的一个有趣的观察结果是，如果您的太阳能电池板是水平的(对应于图表的最左侧)或90°的垂直方向(在最右侧)，您的系统仍然会产生相当数量的电量。与每年最大输出值5,623 kWh相比，平屋顶减少了15%，而太阳能电池板的垂直墙减少了38%。不是最优的，但不是没有用的。
请记住，平坦屋顶上的水平面板会积聚灰尘。这就是为什么至少需要几个螺距才能使雨水冲走灰尘和花粉。微小的角度还可以防止雨水落在太阳能电池板上，并在水蒸发时留下残留物。一项研究表明，在多尘的环境中，很少有雨水时，面板倾斜角度约为26%时，灰尘沉积效果最佳。
现在让我们考虑屋顶表面面向的方向。该因子称为“方位角”，是指屋顶表面相对于北极(位于0°处)所面对的方向。这使得南向180°，西向270°和东向90°。
返回到我们完全平均的伊利诺伊州Normal市，我们将系统的车顶角保持在40.5°进行计算。
从表中可以看到，面向南方的普通房屋可以产生5608 kWh。当面朝正东时，该值下降到4,350 kWh，损失22%。当面对正西时，我们得到类似的结果：4,303 kWh，损失23%。
但这是正常的，伊利诺伊州。当我们接近赤道时，由于方位角造成的发电损耗变得不那么明显。例如，在加利福尼亚州的圣地亚哥(纬度32.7º)，使用PV瓦建模的默认系统从6,314 kWh降至5,511 kWh。下降幅度不到13%。
就圣地亚哥而言，至少与西部美丽的开阔海洋相比，东部的高地会阻挡一些阳光。这意味着应有的南方太阳系实际上在发电方面表现稍逊一筹。我们发现峰值接近197-198º的方位角。
其他因素也会影响屋顶的太阳能发电量，包括树木，相邻房屋的阴影，甚至是您自己房屋的特征。给您报价和财务模型时，请确保您的太阳能承包商将所有这些因素都考虑在内。
