I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 6 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   2 0 2 5 ,   p p .   1 9 1 4 ~ 1 9 2 5   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 6 . i3 . p p 1 9 1 4 - 1 9 2 5          1914       J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Inv estig a tion o o ptima l t il t,  orie nt a tion ,   a nd t ra ckin g  of a so la PV  sy stem  in  Ira q       Ahm ed  Z urf i 1, 2 ,   Ali A b du l R a zz a q Alt a hir 3 ,   Ali Ib ra him 4   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g   Te c h n i q u e s ,   U n i v e r si t y   o f   K e r b a l a ,   K a r b a l a ,   I r a q   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g   Te c h n i q u e s,   A l - H u ss a i n   U n i v e r s i t y   C o l l e g e ,   K a r b a l a ,   I r a q   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   K e r b a l a ,   K a r b a l a ,   I r a q   4 C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   C o mp u t e r   S c i e n c e ,   F l o r i d a   A t l a n t i c   U n i v e r si t y ,   B o c a   R a t o n ,   U n i t e d   S t a t e s       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   1 0 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Ap r   2 1 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma y   2 5 ,   2 0 2 5       Th is  p a p e e x a m in e th e   e ffe c o ti lt   a n g le  a n d   trac k in g   m o d e o n   e n e r g y   p e rfo rm a n c e   o a   P sy ste m   u n d e Ira q we a th e c o n d it i o n s.  5 - k Wd c   ro o ft o p   re sid e n ti a l   P s y ste m   is  m o d e led   a n d   sim u late d   u si n g   sy ste m   a d v iso m o d e (S AM)  t o   in v e sti g a te  it o p ti m a c o n fig u ra ti o n   o f   ti lt   a n g le   a n d   trac k i n g   a x e f o m a x imu m   e n e rg y   e x trac ti o n .   Th e   sy ste m   is  sim u late d   with   m e teo ro l o g ica d a tas e ts  fo a ll   1 8   Ira q p ro v i n c e s.  Th e   e ffe c o so il i n g   lo ss e d u e   t o   d u st  a c c u m u lati o n   o n   in c i d e n t   irrad ian c e   a n d   e n e r g y   g e n e ra ti o is  c o n si d e re d   a m o st   Ira q i   ter rit o ries   su ffe r   fro m   fre q u e n d u st  sto rm y e a rly .   T h e   sy ste m   a n n u a AC  e n e rg y   a n d   o p ti m a ti lt   a n g les   a re   e v a lu a ted   a n d   c o m p a re d   in   fiv e   d iffere n t   sc e n a rio in c lu d in g   fi x e d - a x is  w it h   ti lt   a latit u d e ,   fi x e d - a x is  wit h   ti lt   a a n n u a o p ti m a a n g le,  fix e d - a x is  with   ti lt   a t   m o n th l y   a n n u a a n g le,  o n e - a x is  t ra c k in g   a n d   d u a l - a x is  trac k in g .   T h e   re su lt sh o we d   t h a c o n sid e ra b le  a m o u n t   o e n e rg y   is  left   u n h a rn e ss e d   i n   fix e d - a x is   sc e n a rio wh e n   ti lt   a n g les   a re   a d ju ste d   a latit u d e   a n d   o p ti m a a n n u a v a lu e s.   Us in g   o p t ima m o n t h ly   ti lt   with   fix e d - a x is  imp r o v e d   e n e rg y   e x t ra c ti o n   b y     5 - 6 %   fo a ll   lo c a ti o n s.  E n e rg y   p e rfo rm a n c e   is  fu rth e imp r o v e d   with   o n e - a x is  trac k in g .   Du a l - a x is  trac k in g   a c h iev e d   h ig h e st  e n e rg y   y ield   c o m p a re d   to   o th e r   sc e n a rio s.  O v e ra ll ,   m id - s o u t h   p ro v i n c e p ro v i d e d   h i g h e st  e n e rg y   o p p o rt u n it ies   a m o n g   o t h e rs.   K ey w o r d s :   I r aq   s o lar   Op tim al  tilt   PV sy s tem s   PV tr ac k in g   So lar   en er g y   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ah m ed   Z u r f i   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g   T ec h n iq u es,  Al - Hu s s ain   Un iv er s ity   C o lleg e   Kar b ala - Naja f   R o ad ,   Kar b ala  5 6 0 0 1 ,   I r a q   E m ail:  ah m ed . jab b ar @ u o k er b ala. ed u . iq       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e   I r a q i   p o w e r   s y s t e m   h as   b e e n   s u f f e r i n g   f r o m   d a i l y   p o w e r   o u t a g e s   f o r   m o r e   t h a n   t h r e e   d e c a d e s .   S u c h   p o w e r   o u t a g e s   c a n   r e a ch   u p   t o   t w e l v e   h o u r s   p e r   d a y ,   a n d   t h e   s i t u a ti o n   g e t s   w o r s e   a s   t e m p e r a t u r es   h i t   5 0   ° C   d u r i n g   s c o r c h i n g   s u m m e r s .   T h e   r ea s o n   b e h i n d   t h i s   p o w e r   s h o r t a g is   a tt r i b u t e d   to   d i f f e r e n t   t e c h n ic al  r e a s o n s   i n c l u d i n g   d e t e r i o r at i o n   o f   t h e   p o w e r   n e t w o r k   i n f r a s t r u c t u r e ,   i n c r e a s i n g   d e m a n d ,   l a c k   o f   p o w e r   p l a n t s   f u e l   a s   w e l l   as   o t h e r   p o l i t i c a l   an d   f i n a n c i a l   c h a l l e n g e s   [ 1 ] .   C u r r e n t l y ,   t h e   t o t a l   p o w e r   g e n e r a t i o n   i n   I r a q   i s   a r o u n d   2 8 , 0 0 0   M W ,   a n d   t h i s   a m o u n t   c o v e r s   o n l y   a b o u t   6 0 %   o f   t h e   c o u n t r y s   t o t a l   d e m a n d   w h i c h   i s   e s t i m a t e d   t o   b 4 0 , 0 0 0   M W   [ 2 ] .   U t il i z i n g   s u s ta i n a b l e   e n e r g y   s o u r c e s ,   es p e c ia l l y   s o l a r   e n e r g y ,   i s   o n e   o f   t h e   k e y   t o o l s   t h a t c a n   b a d o p t e d   t o   c o m b a t   t h e l e ct r i p o w e r   c r is i s   i n   I r a q   a n d   b r i d g e   t h e   g a p   b e tw e e n   d e m a n d   a n d   s u p p l y .   H o w e v e r ,   d e s p i t t h e   a b u n d a n t   a m o u n t   o f   s o l a r   e n e r g y   t h at   I r a q   r ec e i v es   t h r o u g h o u t   t h y e a r ,   s o l a r   e n e r g y   i s   u n d e r u t i l i ze d   a n d   t h e   g o v e r n m e n t s   s t e p s   t o w a r d s   i n v e s t i n g   i n   s o la r   e n e r g y   p r o j e c t s   r e m a i n   li m i t e d   [ 3 ] .   O n e   o f   t h e   p r i m a r y   s t u m b l i n g   b l o c k s   t h a t   h i n d e r s   w i d e r   a d o p t i o n   o f   s o l a r   e n e r g y   i n   I r a q   i s   r e l at e d   t o   f i n a n c ia l   lim i t a t i o n s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       I n ve s tig a tio n   o o p tima l tilt,  o r ien ta tio n   a n d   tr a ck in g   o a   s o la r   P V   s ystem  in   I r a q   ( A h med   Zu r fi )   1915   I n s t a l li n g   p h o t o v o l t a i c   ( P V )   s y s t e m s ,   w h e t h e r   a s   g r i d - s c a l o r   d i s t r i b u t e d ,   is   c o n s i d e r e d   c a p i t a l - i n t e n s i v e   p r o j e c t   [ 4 ] .   F o r   i n s t an c e ,   h o m e o w n e r s   f i n d   i t   u n a f f o r d a b l e   a n d   o u t   o f   t h e i r   r e a c h   t o   i n s t a l l   r o o f t o p   P s y s te m s .   T h e r e f o r e ,   t h e   e c o n o m i c   f e a s i b i li t y   o f   s o la r   e n e r g y   s y s t e m s   is   a   c r u c i a l   f ac t o r   t h a t   i n f l u e n c es   t h a c c e p t a n c e   a n d   p r o m o t i o n   o f   s o l a r   s y s t e m s .   T h e   e c o n o m i c   v a l u e   a n d   r e t u r n   o f   a   P V   s y s t e m   a r e   p r i m a r i l y   r e l i a n o n   t h e   a m o u n t   o f   p o w e r   a   PV   s y s t e m   g e n e r at e s   a n n u a l l y .   P u t   d i f f e r e n t l y ,   t h e   m o r p o w e r   t h e   P V   s y s t e m   p r o v i d e s ,   t h e   m o r e   e c o n o m i c a ll y   a c c e p t a b l e   i t   wi l l   b e .   T h e   am o u n t   o f   s o l a r   r a d i a t i o n   a   PV   m o d u l e   c a n   h a r v e s a n d   c o n v e r t   i n t o   e l e c t r i c al   e n er g y   d e p e n d s   s i g n i f i c a n tl y   o n   th e   l o c a ti o n ,   o r i e n t at i o n ,   a n d   d ir e c t i o n   o f   t h e   p a n e w i t h   r e f e r e n c e   t o   t h e   s u n ' s   r a y s   [ 5 ] ,   [ 6 ] .   T h e r e f o r e ,   i m p r o p e r   i n s t a ll a t i o n   a n d   o r i e n t a ti o n   o f   P V   s u b a r r a y s   c a n   a f f e c t   t h ei r   p e r f o r m a n c e   a n d   an n u a l   e n e r g y   y i e l d .   T h u s ,   t o   m a x i m i z e   p o we r   g e n e r a ti o n   f r o m   a   PV   s y s t e m ,   i t s   s u b a r r a y ( s )   o r i e n t a ti o n   m u s t   b o p t i m i z e d   t o   i n c r e as e   t h e   s u r f a c e   a r e a   e x p o s e d   t o   s o l a r   i r r a d ia n c e   o n   a   d a i l y   a n d   s e as o n a l   b a s i s   [ 7 ] .   A c c o r d i n g   t o   t h e   c o s i n e   e f f ec t   [ 8 ] ,   m a x im u m   i r r a d i a n c e   h a r v e s t   c a n   b e   a t t a i n e d   w h e n   t h s u r f a c e   o f   a   P p a n e l   is   o r i e n te d   s u c h   t h at   i m a k e s   a   r i g h an g l e   w i t h   t h e   d i r e ct i o n   o f   t h in c i d e n t   s u n   r a y s .   I n   o t h e r   w o r d s ,   w h e n   t h e   a n g l e   o f   i n c i d e n c e   e q u a l s   ze r o   r e l a t i v e   t o   t h e   n o r m a l   p l a n e   t o   t h e   P V   m o d u l e   s u r f a c e ,   a ll  i n c i d e n t   r a y s   wi l l   p e n et r a t e   t h P V   g l as s   la y e r .   O t h e r wi s e ,   w h e n   t h e   P V   s u r f a c e   i s   n o t   p e r p en d i c u l a r   t o   t h e   p a t h   o f   i r r a d i a n c e   r a y s ,   a   p r o p o r t i o n   o f   t h e   r a y s   w il l   b e   r e f l ec t e d   aw a y   f r o m   t h e   P V   s u r f a c e ,   a f f e ct i n g   i ts   e f f i c i e n c y .   T h PV  ar r ay   s u r f ac o r ien tati o n   is   d ef in e d   in   ter m s   o f   two   m ain   p ar am ete r s ,   i.e . ,   a n g les  th at  ar th e   an g le  o f   tilt   an d   th e   az im u th   a n g le.   T h ese  an g les  d ep en d   o n   th tr ac k in g   a x es  o f   th s u b ar r ay .   T h e r ar th r ee   d if f er en co n f ig u r atio n s   o f   PV  s u b ar r ay   tr ac k in g ,   in clu d i n g   f ix ed ,   az im u t h ,   an d   two - ax is   tr ac k in g .   Mo r e   d etails  ab o u ea ch   tr ac k in g   s ch em ar d is cu s s ed   in   s ec t i o n   3 .   Op tim al  s elec tio n   o f   th m o s ef f ec tiv co m b in atio n   o f   th ese  o r ien tati o n   p a r am eter s   an d   tr ac k in g   m eth o d s ,   an d   th ei r   ef f ec o n   PV sy s tem   p o wer   y ield   h as  b ee n   to p ic  o f   in ter est  o f   lar g co r p u s   o f   r esear ch   o v er   wid r an g e   o f   g eo g r ap h ic al  r eg io n s   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] E v alu atio n   o f   o p tim al  tilt   an g le  th at  ac h iev es  m ax im u m   p o wer   g en er ati o n   b y   PV  s y s tem   in   th r ee   I r aq g o v er n o r ates  was  d is cu s s ed   in   [ 1 1 ] .   Ma th em atica m o d els  wer u s ed   to   esti m ate  p o wer   in ten s ity   ex tr ac ted   f r o m   s o lar   r ad iatio n   d ata  in   B ag h d ad ,   Diy ala ,   an d   T ik r it ,   wh ich   ar lo ca ted   o n   th s a m latitu d th at  i s   b etwe en   3 3 °   an d   3 4 ° .   T h r esu lts   s h o wed   th at  th o p tim al  a n n u al  an g le  f o r   th e   th r ee   lo ca t io n s   is   3 1 ° as  th th r ee   cities  s h ar th s am lat itu d e.   T h o p tim al  m o n th l y   tilt   an g le  is   d if f er en f o r   ea ch   city .   H o wev er ,   th d if f er en ce   is   v er y   s lig h t ,   an d   t h at  is   also   attr ib u te d   to   th e   f a ct  th at  th e   s tu d ied   l o ca tio n s   f all  with in   th s am e   latitu d e.   T h lim itatio n   o f   th is   s tu d y   is   th at  it  d id   n o co v er   d iv er s r an g o f   g eo g r a p h ic al  lo ca tio n s   in   I r aq .   B esid es,  th s im u lated   s y s te m   o p er ates  in   f ix ed - tr ac k i n g   m o d an d   d o es   n o co n s id er   th ef f ec o f   th az im u th   an g le.   s im ilar   ef f o r was  m ad in   [ 1 2 ]   f o r   f ix e d - ax es  s y s tem   in   Du h o k   g o v e r n o r ate ,   tak i n g   in to   ac co u n to p o g r ap h y   r estrictio n s   im p o s ed   b y   m o u n tain s .   T h o p tim al  an n u al  tilt   an g le  w as  q u an tifie d   t o   b e   25 °   f o r   Du h o k .   Ho we v er ,   th e   m o n th ly   an al y s is   o f   th o p ti m al  tilt   an g le  was  n o d is cu s s ed .   T h is   m atter   was   in v esti g ated   in   [ 1 3 ] ,   wh ich   a n aly ze d   th o p tim al  an n u al  an d   m o n th l y   tilt   an g le  o f   s i m u lated   PV  s y s tem   lo ca ted   in   Du h o k .   C o m p a r ed   to   [ 1 2 ] ,   th e   o p tim al  an n u al   tilt   an g le  was  ev alu ated   to   b 3 2 . 7 °   wh ile  th o p tim al  m o n t h ly   tilt   an g le   r a n g ed   f r o m   1 . 5 °   to   6 4 °   d ep en d in g   o n   th m o n t h s   o f   th e   y ea r .   Ho wev er ,   th e   an aly s is   d id   n o tak in to   ac co u n th az im u th   tr ac k in g   ef f ec t.  T h o p tim u m   tilt   o f   Du h o k   was  al s o   ev alu ated   in   [ 1 4 ]   a n d   p r o v i d ed   d if f er en t   o p tim al  an n u al  an d   m o n th ly   tilt   an g les  co m p ar ed   to   [ 1 3 ] .   T h o p tim al  an n u al   tilt   an g le  was   3 6 . 8 8 ° ,   wh ich   is   h ig h er   th an   th v alu o b tain ed   in   [ 1 3 ] .   No ticea b le  d if f er en ce s   wer also   o b s er v ed   in   th o p tim al  m o n th ly   tilt s   in   all  m o n th s ,   b u th v ar ian ce   was  m o r s ig n if ican in   s u m m er ,   p ar ticu lar ly   th m o n th s   o f   M ay ,   J u n e,   J u ly ,   an d   Au g u s t.  T h o p tim al   tilt   o f   s o lar   s y s tem   in   B ag h d ad   was  d is cu s s ed   in   [ 1 5 ]   an d   [ 1 6 ]   f o r   f ix ed - an g le  s y s tem ,   an d   in   [ 1 7 ]   f o r   o n e - ax is   tr ac k in g   s y s tem ,   an d   in   [ 1 8 ]   f o r   two - ax is   tr ac k in g   s y s tem .   Du h is   et  a l.   [ 1 9 ]   d is cu s s ed   th ef f ec t   o f   alb e d o   o n   th a m o u n t   o f   in cid en t   r ad iatio n   an d   p o wer   g en e r ated   b y   6 9 0   W ,   o f f - g r id   PV  s y s t em   in s talled   in   Kar b ala.   T h co r r elatio n   b etwe en   alb ed o   v alu a n d   o p tim al   tilt   an g le  was  s tu d ied   b y   ev al u atin g   a n d   c o m p a r in g   th g ain   i n   s y s tem   en er g y   y ield   at  d if f er en s ettin g s   o f   alb ed o   v alu an d   tilt   o r ien tatio n s .   Ho wev er ,   m o n th ly   a n aly s is   was  n o p r o v id ed .   I n s ig h ts   o n   th o p tim al  tilt   an g les  o f   PV  p an els  in   f o u r   d if f er en I r a q cities  wer o f f er e d   in   [ 2 0 ] .   T h e   r esu lts   co n f ir m e d   th at  ad ju s tin g   t h a n n u al  tilt   an g le  to   b eq u al  to   th lo ca tio n   latitu d ca n   b a   f ea s ib le  ch o ice  to   ex tr ac m ax im u m   p o wer   b y   a   PV  s y s tem .   Ab d u llah   an d   A b d u lk ar im   [ 2 1 ]   s h ed   lig h o n   th f ea s ib ilit y   o f   a   s im u lated   h o m PV  s y s tem   in   E r b il  th at  u tili ze d   tr ac k in g   m ec h an is m   an d   co m p a r ed   th s y s tem   en er g y   p er f o r m an ce   u n d er   o n e - a x is   an d   two - ax is   m o d es.   T h in v esti g atio n s   p r esen ted   i n   th e   af o r em en tio n e d   liter atu r e   wer ea c h   lim ited   to   ce r tain   lo ca tio n s   an d   cities,  an d   t h ey   d id   n o t   lo o k   at  all   g o v er n o r ates  at   th s am e   tim e ,   w h ich   m a k es  it  h ar d   to   g ain   co m p ar ativ in s ig h ts   b etwe en   s o lar   p o ten tial  o f   d if f er e n I r a q lo ca tio n s .   B esid es,  th r ev i ewe d   wo r k s   d id   n o co n s id er   d i f f er en t   o r ien tatio n   tr ac k in g   s ch em es ,   in cl u d in g   o n e - a x is   an d   two - ax is   tr ac k in g   to g et h er   with   o p tim al  tilt   an aly s is .   T h f o r m er   s h o r tco m in g   was  ad d r ess ed   in   [ 2 2 ] ,   wh ich   s tu d ied   th ef f ec o f   o p tim al  tilt   an g le  o n   e n er g y   p e r f o r m an ce   o f   PV  p an els  in   1 5   I r aq g o v er n o r ates,  ex clu d in g   Ku r d is tan   r eg io n   g o v er n o r ates.  Ho wev e r ,   tr ac k i n g   ax es  wer n o in clu d ed   i n   t h s tu d y .   Fr o m   th liter atu r r ev iew   ab o v e,   it  ca n   b s aid   th at  d if f e r en ap p r o a ch es  wer u s ed   to   ev al u ate  o p tim al  o r ien tatio n   co n d itio n s   o f   PV  s y s tem s   to   m ax im ize  th eir   en er g y   p r o d u ctio n .   T h ese  ap p r o ac h es  wer eith er   b ased   o n   n u m e r ical  ev alu atio n   o f   m ath em atica m o d els  o r   o n   u s in g   v ar io u s   s o lar   s im u latio n   to o ls .   T h er ef o r e,   it  is   ch allen g in g   to   m ak e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 191 4 - 1 9 2 5   1916   co n s is ten d ec is io n s   ab o u th e   p r ec is o p tim al  tilt   o r ien tatio n   f o r   ce r tain   lo ca tio n   b ased   o n   th s cr u tin ized   co n tr ib u tio n s   b ec au s t h r e s u lts   ar d is cr ep an a n d   d is ag r ee   to   s o m e x ten t.  T h is   d is cr ep an cy   is   also   attr ib u ted   to   th u s o f   d if f e r en wea th er   d atasets   f r o m   d if f er en r eso u r ce s .   T h o t h er   s h o r tco m in g   th at  h as  b ee n   id e n tifie d   in   th r ev iewe d   liter atu r is   th at   ir r ad ia n ce   l o s s es  d u to   th e   s o ilin g   e f f ec t w er n o c o n s id er ed   in   th an aly s is ,   wh ich   ca n   lead   to   an   in ac c u r ate  ev alu atio n   o f   PV sy s tem   p er f o r m an ce .   T h aim   o f   th is   wo r k   is   to   o v er co m th ese  ch allen g es b y   p r o v id in g   co u n tr y wid e ,   co m p lete  an aly s is   o f   o p tim al  tilt   an g le   an d   o r ien tatio n   o f   PV  s y s tem   in   I r aq .   Mo n th ly ,   s ea s o n al ,   an d   y ea r l y   v alu es  o f   o p tim al   tilt   an g le  with   o n e - ax is   an d   two - ax is   tr ac k in g   ar in v esti g ated   u s in g   th Sy s tem   Ad v is o r   Mo d el   ( SAM)   f r o m   th Natio n al  R en ewa b le  E n er g y   L a b o r ato r y   ( NR E L )   [ 2 3 ]   wh ich   p r o v id es  a   s o lar   p e r f o r m an ce   m o d el  b ased   o n   s o lar   an d   m eteo r o lo g ical  d atasets   f r o m   th e   Natio n al   So lar   R ad iatio n   Data b ase   ( NSR D B )   an d   o th er   s o u r ce s ,   tak in g   in to   c o n s id er atio n   s y s tem   lo s s es ,   in clu d in g   ir r ad ia n ce   an d   elec tr ical  lo s s es.  T h r em ain in g   p ar o f   th is   m an u s cr ip is   s tr u ctu r ed   as  f o llo ws i)   I n   s ec tio n   2 ,   th m ath em atica r elatio n s h ip s   b etwe en   th co m p o n en ts   o f   s o lar   ir r ad ia n ce   ar p r esen te d   b ased   o n   g e o m etr ic  an aly s is   in   th ca s o f   s lo p ed   s u r f ac es   ii)  Sectio n   3   d is cu s s es  th r es ea r ch   m eth o d o lo g y   in clu d in g   th d esig n   o f   th PV  s y s tem   an d   th s im u latio n   en v ir o n m en t ;   iii)  T h r esu lts   a r d is cu s s ed   in   s ec tio n   4   in   f iv s ce n ar io s ; a n d   iv )   Sectio n   5   is   d ed icate d   f o r   th e   co n clu s io n s   an d   t h o u g h ts   ab o u t f u r th e r   r esear ch   b ased   o n   th is   wo r k .       2.   T H E   CO M P RE H E NS I VE   T H E O RE T I CA L   B ASI S   2 . 1 .     M a t hema t ica des cr iptio n o f   s o la ra dia t io n a nd   o pt im a l t ilt   T ilt  an g le  an d   az im u th   o r ie n tatio n   p lay   cr u cial  r o le  in   m ax im izin g   PV  p an el  ex p o s u r to   s o lar   r ad iatio n   a n d ,   co n s eq u en tly ,   m ax im izin g   en e r g y   g en e r at io n   [ 2 4 ] .   T o   ev alu ate   th e   o p tim u m   v alu es  an d   s ettin g s   o f   th ese  an g les  in   a n y   PV  s y s tem ,   it  is   im p o r ta n f ir s to   u n d e r s tan d   th e   b e h av io r   an d   m ec h an is m s   o f   s o lar   r ad iatio n   th at  is   r ec eiv e d   b y   h o r izo n tal  p lan m o u n ted   o n   E ar th ' s   s u r f ac e.   B ef o r s tr ik in g   E a r th ,   s o lar   r ad iatio n   r ay s   tr av el  th r o u g h   th atm o s p h er e,   an d   p ar o f   t h at  s o lar   r ad iatio n   is   lo s d u t o   ab s o r p tio n   b y   th e   p ar ticles  an d   m o lecu les  th at  f ill  th atm o s p h e r e.   An o th er   p ar o f   s o lar   r a d iatio n   s ca tter s   d u to   th s am e   ef f ec t ;   h o we v er ,   it   s till   r ea ch e s   th s u r f ac e   o f   th E ar th .   T h e r ef o r e,   d ep e n d in g   o n   th is   b eh a v io r ,   t h er a r two   d if f er en d e f in itio n s   ( co m p o n e n ts )   o f   s o lar   ir r ad ian ce   th at  f al l   o n   h o r izo n tal  s u r f ac s tatio n ed   o n   E a r th .   T h e   co m p o n en o f   s o lar   ir r ad ian ce   th at  f alls   o n   a   f lat  s u r f ac e   in   n o r m al   d ir ec tio n   is   d ef in ed   as  th d ir ec n o r m al   ir r ad ian ce   ( DNI ) .   I r ep r esen t s   th q u an tity   o f   s o lar   f l u x   p er   s q u a r m ete r   th at   is   co ll ec ted   b y   a   s u r f ac e   v er tical  to   th d ir ec tio n   o f   t h e   s u n   th r o u g h   n ar r o w   s o lid   a n g le.   T h e   DNI   co m p o n e n co n s titu tes  th h ig h est  am o u n o f   ir r ad ian ce   r ea ch in g   th s u r f ac e ,   esp ec ially   o n   cle ar   d ay s .   DNI   is   cr u cial  f o r   s o l ar   en er g y   s y s tem s   th at  d ep en d   o n   co n ce n tr ated   s o lar   ir r ad ian ce .   T h e   o th er   c o m p o n en o f   s o lar   ir r ad ian ce   th at  is   s ca tter ed   o r   d if f u s ed   th r o u g h o u th am b i en b y   o b jects  s u ch   as  clo u d s   is   d ef in ed   as  th d if f u s h o r izo n tal  ir r ad ian ce   ( DHI ) .   I is   th am o u n o f   s o l ar   ir r ad ian ce   th at  is   r ec eiv ed   b y   h o r izo n tal  s u r f ac p er   u n it  ar ea   f r o m   s u n   r a y s   th at  ar n o d ir ec tly   co m in g   f r o m   th e   s u n   [ 2 4 ] .   T h e   s u m   o f   th ese  two   co m p o n en ts   is   d e f in ed   as  th e   g lo b al   h o r izo n tal  ir r a d ian ce   ( GHI ) ,   wh ich   co n s titu tes  th to tal  s o lar   ir r ad ian ce   r ec ei v ed   b y   h o r izo n tal  p lan with   r esp ec t to   th g r o u n d   lev el.   M ath em atica lly ,   GHI ,   DNI ,   an d   DHI   ca n   b r elate d   as  ( 1 )   [ 2 5 ] .     =  + c os   ( 1 )     W h er   an d      ar e   th GHI ,   DNI ,   an d   DHI   c o m p o n en ts ,   r esp ec tiv ely .     is   th ze n ith   a n g le  wh ich   r ep r esen ts   th an g le  th at  DNI   r ay s   m ak with   th v er tical  d i r ec tio n .   Fig u r 1   s h o ws  d iag r am   th at  p r o v id es  f u r th er   d escr ip tio n   o f   GHI   co m p o n e n ts .   Fo r   tilt ed   s u r f ac s lo p ed   at  an   an g le    with   r esp ec to   th g r o u n d   lev el,   it  is   r eq u ir ed   to   ev alu ate   th to tal  am o u n o f   r ad iatio n   th tilt ed   s u r f ac r ec eiv es  in   t er m s   o f   g lo b al  r ad iatio n   o f   h o r izo n tal  s u r f ac e ,   tak in g   in to   ac co u n th i n clin atio n   ef f ec o n   t h d ir ec a n d   d if f u s co m p o n e n ts .   T h b eh av io r   o f   th d if f u s e   r ad iatio n   c o m p o n en m ain ly   d ep en d s   o n   t h s k y   d o m co n d itio n s   in   ter m s   o f   cl o u d in ess ,   r ef lectiv ity   o f   t h s u r r o u n d in g s a n d   o th er   e n v i r o n m en tal  c o n d itio n s .   T h er e f o r e,   th e   to tal  d aily   s o lar   r ad iatio n   o n   s lo p ed   s u r f ac e,     is   g iv en   in   ( 2 )   [ 2 6 ] ,   [ 2 7 ] .     =  +  +    ( 2 )     W h er    is   th d aily   d ir ec t r ad iatio n   co m p o n en t r ec eiv e d   b y   t h tilt ed   s u r f ac in   ( W /m 2 ) ,      is   th d if f u s r ad iatio n   co m p o n en o n   th e   tilt ed   s u r f ac in   ( W /m 2 ) ,   an d      is   th r ad iatio n   c o m p o n en r e f lecte d   o f f   th e   g r o u n d   an d   r ec eiv e d   b y   th s u r f ac in   ( W /m 2 ).   T h e   d a i l y   d i r e ct   r a d i at i o n   c o m p o n e n t ,      i n   ( 2 )   c a n   b e   e v a l u at ed   i n   t e r m s   o f   t h e   m o n t h l y   a v e r a g e   o f   t h e   d a i l y   g l o b a l ,      a n d   d i f f u s e ,      r a d i a t i o n   c o m p o n e n t s   r e c ei v e d   b y   a   h o r i z o n t a l   s u r f a c e   as   ( 3 )   [ 2 6 ] ,   [ 2 7 ] .      = (  ) ×   ( 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       I n ve s tig a tio n   o o p tima l tilt,  o r ien ta tio n   a n d   tr a ck in g   o a   s o la r   P V   s ystem  in   I r a q   ( A h med   Zu r fi )   1917   W h er   is   th r atio   o f   th av er ag p er - d a y   d ir ec r ad iatio n   o n   tilt ed   s u r f ac to   th at  o n   h o r izo n tal  s u r f ac e   o v er   p er io d   o f   m o n th .   T h e   v a l u e   o f     d e p e n d s   o n   t h e   h e m i s p h e r i c   l o ca t i o n   o f   t h e   s u r f a c e   t i lt e d   t o w a r d s   t h e   e q u a t o r .   F o r   s y s te m   l o c a t e d   i n   t h e   n o r th e r n   h e m is p h e r e   ( i n   t h e   c a s e   o f   I r a q ) ,     c a n   b e   e x p r e s s e d   as   ( 4 ) .     = co s ( ) co s s i n + ( / 180 ) s i n ( ) s i n co s co s s i n + ( / 180 ) s i n s i n   ( 4 )     W h er e     is   th latitu d e   is   th e   tilt   an g le  o f   th s u r f ac with   r esp ec to   th h o r izo n tal  lev el   is   th s u n   an g u lar   lo ca tio n   in   th s k y   at   th m o m e n wh e n   it   is   at  its   h ig h est  elev atio n   an d     is   th e   a zim u th   an g le  at  astro n o m ical  s u n s et  with   r esp ec to   th e   tilt ed   s u r f ac e.   T h e   d aily   g r o u n d - r ef lecte d   r a d iatio n   co m p o n en t   ca n   b e   ex p r ess ed   as  ( 5 ) .      = × ( 1 co s ) 2   ( 5 )     W h er   is   g r o u n d   r ef lectiv ity .   Un l ik e,      an d      w h i c h   o b v i o u s ly   ca n   b e   m ea s u r e d   wit h o u t   d i f f i cu l ties ,   as   ca n   b e   s e e n   i n   ( 3 )   a n d   ( 5 ) ,      is   s tr o n g l y   a f f e cte d   b y   its   d is t r i b u ti o n   t h r o u g h o u t   th e   s k y   d o m e ,   a n d   m ea s u r i n g   it  is   n o s tr a ig h t f o r wa r d   p r o c ess .   T h e r e   ar t wo   m o d els   u s e d   t o   ev al u a te  t h e   d if f u s c o m p o n e n t :   th i s o t r o p i m o d el  an d   th e   a n is o t r o p i m o d e l.  T h ch ief   d i f f e r e n c b et we en   th tw o   m o d e ls   li es  i n   t h wa y   t h e y   in co r p o r ate  th s k y   ef f e ct  o n   t h e   d if f u s r a d i ati o n   c o m p o n e n t .   I n   t h e   is o t r o p i m o d el ,   wh ic h   is   th f o c u s   o f   t h is   wo r k ,   a n   ap p r o x i m a ti o n   is   m ad b y   ass u m i n g   t h a t h e   s k y   d i f f u s e   c o m p o n e n is   u n i f o r m l y   d is t r i b u te d   th r o u g h o u t   t h e   s k y   d o m [ 2 6 ] .   T h er e f o r e ,   ac c o r d i n g   t o   a n   is o tr o p i m o d el,   t h e   d ail y   d i f f u s c o m p o n e n ca n   b ca l cu lat ed   as   ( 6 ) .      =  × ( 1 + co s ) 2   ( 6 )     T h u s ,   th to tal  d aily   s o lar   ir r a d ian ce   o n   tilt ed   s u r f ac is   ex p r ess ed   as  ( 7 ) .     = (  ) × +  × ( 1 + co s ) 2 + × ( 1 co s ) 2   ( 7 )     I is   clea r   t h at  th e   to tal  am o u n o f   s o lar   r a d iatio n   tilt ed   s u r f ac r ec eiv es  p er   d ay   s tr o n g ly   d ep e n d s   o n   th e   tilt   an g le,     in   n o n lin ea r   r elatio n s h ip .   Hen ce ,   th e   o p tim al  v alu e   o f     ca n   b e   s elec ted   as  th e   v alu at  wh ich     is   m ax im ized   at  ce r tain   v alu es o f   th o th er   p ar am eter s   in   ( 7 ) .           Fig u r 1 .   R ad iatio n   c o m p o n en ts   r ec eiv ed   b y   a   s u r f ac h o r izo n tal  to   g r o u n d   lev el       2 . 2 .     P pa nel a ng les a nd   s un   t ra ck ing   T h o r ie n tatio n   o f   PV  p an el  s u r f ac is   s elec ted   in   ter m s   o f   two   an g les  th at  ar e   th tilt   a n g le,   wh ich   was  d escr ib ed   in   d etail   in   th p r ev io u s   s ec tio n ,   an d   th az i m u th   an g le  wh ich   is   b asically   th p an el’ s   s u r f ac alig n m en with   th e   s u n   p o s itio n   alo n g   t h n o r th - to - s o u th   d ir ec tio n   [ 2 8 ] .   Acc o r d in g   to   t h co n f ig u r atio n   o f   th e   PV  p an els  m o u n tin g   s tr u ctu r e ,   th er ar e   f o u r   m o d es  o f   PV  tr ac k in g   th at  ar th e   f ix ed   m o d e ,   az im u th   tr ac k in g ,   one - ax is   tr ac k in g   a n d   th two - ax is   tr ac k in g   m o d es  [ 2 3 ] ,   [ 2 9 ] .   I n   th f ir s m o d e,   th p an els  ar s tatio n ar y   an d   in s talled   at  f ix ed   tilt   an d   az i m u th   an g le,   = .   I n   o n e - a x i s   m o d e ,   th p a n e ls   a r ad ju s te d   a f i x e d   az i m u t h   an g l e =   a n d   t i l t   a n g l e ,   =   b u t   t h e y   r o t a t e   a l o n g   t h e   t i l t e d   a x i s   f r o m   e a s t   t o   w e s t   t h r o u g h o u t   t h e   d a y   t i m e .   I n   az im u th   t r ac k i n g ,   t h e   p a n e l s   t r a c k   t h e   s u n   a z i m u t h   a n g l e   t h r o u g h o u t   t h e   d a y   w h i l e   a d j u s t e d   a t   a   f i x ed   t i l t   a n g l e ,   = ( ) = .   I n   t w o - a x i s   t r a c k i n g ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 191 4 - 1 9 2 5   1918   t h e   m o d u l e s   t i l t   a n d   a z i m u t h   a n g l e s   a r e   a d j u s t e d   t o   f o l lo w   s u n   p o s i ti o n   o n   s e aso n al   a n d   d a i l y   b a s i s .   T h e r e f o r e ,   t h e   t i l t   an d   az im u t h   a n g les   b ec o m tim r ela te d   an d   a r e   e x p r e s s ed   as   = ( ) , = ( ) ,   r es p e cti v e ly .       3.   M E T H O DO L O G Y   5   k W d c   r o o f to p   PV  s y s te m   was  d esig n ed   an d   m o d ele d   in   s y s tem   ad v is o r   m o d el  ( SAM)   f o r   o p tim al  tilt   an d   o r ien tatio n   s im u latio n s   with   wea th er   d ata  f o r   all  I r aq p r o v i n ce s .   T h PV  ar r ay   was  d esig n e d   with   o n s tr in g   wh ich   co n s is ts   o f   1 0   ( 5 0 0   W d c,   4 2   Vd c ,   Mo n o cr y s tallin s ilico n )   m o d u les  in   s er ies.  On P V   in v er ter   with   ca p ac ity   o f   4 . 3 7   k W d c,   4 . 2   k W ac   was u s ed   to   ac h iev DC   to   AC   r atio   o f   1 . 1 9 .   All   o f   th e   s y s te m   AC   p o we r   g e n e r a te d   is   s u p p o s ed   to   b e   d el iv e r e d   t o   t h e   AC   li n e ,   i . e . ,   n o   p o w er   cu r t ail m e n t   li m i is   u s ed .   T h PV  s y s t em   d o es   n o in cl u d e   a n y   b atte r y   e n e r g y   s to r a g as   t h e   m ai n   p u r p o s e   o f   th e   s im u l ate d   s y s t em   is   to   e v al u at e   its   e n e r g y   p e r f o r m a n c e   wi th   r es p e ct   t o   d i f f er e n t   ti lt   a n d   o r ie n t ati o n   s et ti n g s .   Sh a d i n g   e f f e ct  is   n o co n s i d er ed   as  t h e   s y s te m   is   ass u m e d   t o   b in s tall e d   o n   cle ar   r o o f t o p   wit h o u s h a d i n g   o b je cts.   H o w e v e r ,   i r r a d ia n ce   l o s s es   c au s e d   b y   s o ili n g   is   c o n s i d e r e d   a n d   in c o r p o r at ed   i n   t h e   s y s te m   a n a ly s is   b e ca u s e   i t   is   o n e   o f   t h e   m a in   c o n t r i b u ti o n s   o f   t h is   w o r k .   S o i li n g   is   d ef in e d   as   t h e   e f f e ct   o f   p a r ti cl es   ac c u m u lat io n   s u ch   as   d u s t ,   b i r d   d u n g   a n d   o t h e r   f l y i n g   d e b r is   o n   th s u r f ac e   o f   PV  p a n els  c au s i n g   r e d u c ti o n   i n   th e   am o u n t   o f   s o l ar   i r r a d i an ce   r ec ei v e d   b y   th e   p a n els   [ 3 0 ] .   C o n s eq u en tl y ,   t h e   el ec t r i c   p o wer   g e n er ate d   b y   t h e   PV  s y s te m   wi ll  b e   g r ea t ly   a f f ec t ed   r esu lti n g   r e d u ce d   s y s te m   e f f ic ie n c y   ec o n o m i f e asi b i lit y .   I n   f a ct ,   s o ili n g   ef f e ct   b ec o m es   a   s er io u s   is s u e   i n   a r i d   a n d   d ese r t   a r e as   w h e r ai r b o r n e   d u s is   t h ic k   a n d   s a n d   a n d   d u s t   s t o r m s   ar m o r e   f r eq u en t.   B esi d es ,   in   d es er a r e as th at   a r e   n ea r   t h e q u at o r ,   PV p an els a r ty p i ca ll y   o r i en te d   at  lo t ilt  an g l es  an d   t h at   m a k es   t h e   p a n els   m o r e   p r o n e   t o   d u s t   a cc u m u lat io n .   I n   f a ct ,   s o il in g   e f f e ct  is   n o lim ite d   t o   d es er an d   d r y   a r e as   o n l y ,   it   c an   a ls o   af f e ct   PV   s y s te m s   i n s tall ed   i n   c iti es  a n d   f a r m s   d u e   to   a cc u m u l ati o n   o f   f u el   e m is s i o n s   a n d   a g r ic u lt u r al   d eb r is   [ 3 0 ] .   T h e r e f o r e,   f o r   PV   s y s te m s   i n s t all ed   i n   I r a q ,   i n   w h i c h   d ese r t   co n s ti tu tes  ab o u 3 0 o f   its   t er r it o r y ,   PV   s o ili n g   m u s t   b t ak en   i n t o   a cc o u n t   w h e n   s t u d y in g   t h e   p er f o r m a n ce   an d   f ea s i b il it y   o f   an y   PV  s y s t e m .   So ili n g   lo s s es r a n g e   f r o m   3 t o   4 0 % o f   t h e   s y s te m   a n n u a l p o w e r   p r o d u ct io n   d e p e n d i n g   o n   t h lo ca t io n   a n d   its   d u s s t o r m   p r o f iles   as  w ell   as  w h et h e r   p er i o d i c lea n i n g   i s   b e in g   p r o v id ed   t o   th e   PV   s y s te m   o r   n o t .   A cc o r d i n g   t o   r ep o r t ed   e x p e r i m e n t al  d a ta  ab o u t   s o ili n g   ef f e ct   o n   p o w e r   p r o d u c ti o n   o f   PV   s y s te m s   in   I r a q   an d   n ei g h b o r i n g   c o u n tr ies  [ 3 1 ] ,   t h e   m o n t h l y   s o i li n g   l o s s es  o f   t h e   d esi g n e d   s y s t em   d u e   t o   d u s ac c u m u lat io n   o v er   a   p e r i o d   o f   o n e   y ea r   is   s ele cte d   t o   b i n cr e m e n ts   o f   2 . 5 % e a ch   m o n t h   w h ich   is   e q u i v a le n t   t o   an   a v e r a g a n n u al  s o il in g   lo s s es  o f   1 6 . 2 5 w it h   m a x im u m   o f   3 0 in   De ce m b er   g iv e n   t h at  t h e   s y s te m   is   n o t   cle an ed   o v er   th o n e - y ea r   a n aly s is   p e r i o d .   T h t o t al  ar ea   o f   m o d u les  i n   th a r r a y   is   2 4   m 2   w h i c h   r e q u ir es   g r o u n d   a r ea   o f   a b o u t   7 5   m 2 .   A   b l o c k   d ia g r am   o f   t h e   s t u d ie d   P s y s te m   is   s h o w n   in   Fi g u r 2 .   Af ter   th s y s tem   was  d esig n ed   in   SAM,   wea th er   d ata  f o r   ea ch   o f   th s tu d ie d   lo ca tio n s   ( 1 8   I r aq i   p r o v in ce s )   wer ad d e d ,   an d   d if f er en s ets  o f   s im u latio n s   w er co n d u cted   to   in v esti g ate  th s y s tem s   p o wer   an d   e n er g y   p e r f o r m an ce   u n d e r   d if f e r en o p er atio n al  co n d iti o n s   in   ter m s   o f   o r ien tatio n   an d   tr ac k in g   m o d es.  Acc o r d in g ly ,   d if f er e n s ce n ar i o s   wer co n s id er ed .   T h s im u latio n   r esu lts   o f   ea ch   s ce n ar io   ar ex p lain ed   an d   d is cu s s ed   in   th n ex s ec tio n .   I is   im p o r tan to   m en tio n   h er th at  th az im u th   a n g le  is   s et  to   1 8 0 o   as  th e   s y s tem   is   o r ien ted   f ac in g   s o u th   wh ich   is   th ty p ical  d ir ec t io n   f o r   PV  s y s tem   in s talled   i n   lo ca tio n   in   t h e   n o r th er n   h em is p h e r e.           Fig u r 2 .   b lo ck   d iag r am   o f   t h s tu d ied   PV sy s tem       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   I n f o r m atio n   o f   t h s tu d ied   1 8   lo ca tio n s   in clu d in g   th eir   g eo g r ap h ical   co o r d in ate s ,   av er ag e   tem p er atu r e,   a n d   ir r ad ian ce   c o m p o n en ts   ar lis ted   in   T ab l 1 .   I is   o b v io u s   f r o m   th e   tab le  th at  th h ig h est   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       I n ve s tig a tio n   o o p tima l tilt,  o r ien ta tio n   a n d   tr a ck in g   o a   s o la r   P V   s ystem  in   I r a q   ( A h med   Zu r fi )   1919   av er ag d aily   GHI   ir r a d ian ce   ca n   b o b tain ed   in   B asra   wh ile  Du h o k   r ec eiv es  th e   lo west  d aily   ir r ad ia n ce .   I t   ca n   also   b s ee n   th at  Mid d l E u p h r ates  an d   wester n   p r o v in ce s   r ec eiv p le n ty   am o u n o f   i r r ad ian ce   th r o u g h o u t   th y ea r .   Fo r   m o r d etails  ab o u th e   s o lar   ir r ad i an ce   o f   t h co n s id er ed   lo ca tio n s ,   Fig u r e   3   s h o ws   th e   av e r a g e   h o u r l y   d is t r i b u ti o n   o f   GH I   i r r a d ia n ce   f o r   al l   p r o v i n ce s   as  ca lc u la te d   b y   t h S AM   m o d el   b as ed   o n   th e   p r o v i d ed   w ea th er   d a ta   o f   t h e   l o ca ti o n s .   F ig u r e   3   s h o ws  t h a t   al lo ca t io n s   r e ce i v e   8   h o u r s   o f   a v e r a g e   ir r a d ia n ce   o f   5 5 0     6 5 0   W /m 2 .   No w,   wi th   th e   g iv en   s o l ar   i r r a d i an ce   d at a,   t h PV   s y s te m   is   s i m u la te d   u n d e d i f f er e n t s ce n a r i o s .   I n   th f o ll o win g   s ec ti o n s ,   t h e   r esu lts   o f   ea ch   s c en ar io   a r p r ese n t e d   an d   d is c u s s ed .       T ab le  1 .   Geo g r ap h ical  an d   ir r a d ian ce   in f o r m atio n   o f   th s tu d ied   lo ca tio n s   ( ty p ical  m ete o r o l o g ical  y ea r   ( T MY )   2 0 0 7 - 2 0 2 1 )   P r o v i n c e   La t i t u d e   ( o )   Lo n g i t u d e   ( o )   El e v a t i o n   ( m)   A v e r a g e   t e m p .   ( C )   G H I   ( k W h / m 2 / d a y )   D N I   ( k W h / m 2 / d a y )   D H I   ( k W h / m 2 / d a y )   Al - A n b a r   3 3 . 4 5   4 3 . 3 1   48   2 4 . 6   5 . 6 6   6 . 6 3   1 . 4 2   B a b i l   3 2 . 4 5   4 4 . 4 5   27   2 5 . 3   5 . 6 3   6 . 5 7   1 . 3 8   B a g h d a d   3 3 . 2 6   4 4 . 2 3   3 4 . 7   2 4 . 9   5 . 6 1   6 . 6 4   1 . 3 6   B a sr a   3 0 . 5 1   4 7 . 7 8   2 . 6   2 7 . 1   5 . 8 1   6 . 6 7   1 . 4 3   D h i   Q a r   3 1 . 0 1   4 6 . 2 3   1 . 4 5   2 7 . 1   5 . 7 4   6 . 5 2   1 . 4 5   Al - Q ā d i si y y a h   3 1 . 9 5   4 4 . 9 5   20   2 6 . 3   5 . 6 9   6 . 6   1 . 4 1   D i y a l a   3 4 . 3 5   4 5 . 3 8   2 0 2   2 4 . 2   5 . 5   6 . 4 8   1 . 3 8   D u h o k   3 6 . 8 6   43   2 7 6   1 8 . 8   5 . 1 7   6 . 2 4   1 . 3   Er b i l   3 6 . 2 3   4 3 . 9 6   4 0 8 . 7   2 1 . 3   5 . 3   6 . 3 4   1 . 3 3   K a r b a l a   3 2 . 5 6   4 4 . 0 5   29   2 5 . 6   5 . 7 3   6 . 7 5   1 . 3 9   K i r k u k   3 5 . 4 6   4 4 . 3 4   3 2 3 . 4   2 3 . 6   5 . 4 5   6 . 5   1 . 3 7   M a y sa n   3 1 . 8 5   4 7 . 1 6   9   2 6 . 9   5 . 6 5   6 . 4 5   1 . 4 4   M u t h a n n a   3 1 . 2 6   4 5 . 2 6   6   2 6 . 5   5 . 7 7   6 . 6 3   1 . 4 4   N a j a f   3 1 . 9 5   4 4 . 3 1   32   2 5 . 9   5 . 7 8   6 . 7 6   1 . 4 1   N i n a w a   3 6 . 3   4 3 . 1 4   2 1 6 . 1   2 2 . 1   5 . 3 1   6 . 3 3   1 . 3 6   S a l a h   A l - D i n   3 4 . 5 7   4 3 . 6 7   1 0 7   2 4 . 4   5 . 5 8   6 . 5 9   1 . 4   S u l a y m a n i y a h   3 5 . 5 5   4 5 . 4 5   8 5 3   1 8 . 5   5 . 3 5   6 . 3 5   1 . 3 7   W a si t   3 2 . 5   4 5 . 8 1   19   2 5 . 9   5 . 6 5   6 . 5 8   1 . 4 1           Fig u r 3 .   GHI   ir r ad ian ce   o f   th 1 8   I r aq i p r o v in ce s   ac co r d in g   to   t y p ica m e te o r o l o g i ca l   y ea r   ( T MY )   2 0 0 7 - 2 0 2 1   d at ase o f   I r a q r eg io n   d o w n l o ad ed   f r o m   NSR DB       4 . 1 .     Scena rio   1 :   f ix ed - a x is ,   t i lt   =   la t it ud e   I n   t h i s   s c e n a r i o ,   t h e   s y s t e m   i s   s i m u l a t e d   w i t h   a   f i x e d   t i l t   a n g l e .   A s   a   c o m m o n   p r a c t i c e ,   t h e   v a l u e   o f   t i l t   a n g l e   i s   a d j u s t e d   t o   t h e   l o c a t i o n   l a t i t u d e   f o r   t h e   b e s t   p e r f o r m a n c e   o f   a   P V   s y s t e m .   H o w e v e r ,   t h i s   c o n f i g u r a t i o n   d o e s   n o t   n e c e s s a r i l y   a c h i e v e   m a x i m u m   p o w e r   e x t r a c t i o n   f r o m   a   P V   s y s t e m   a t   a l l   l o c a t i o n s   a n d   t i m e s .   T h u s ,   i t   i s   s i g n i f i c a n t   t o   i n v e s t i g a t e   t h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   s u c h   a   t i l t   a n g l e   i n   a l l   o f   t h e   s t u d i e d   l o c a t i o n s   a n d   t h e n   c o m p a r e   t h e   r e s u l t s   t o   t h e   o p t i m a l   t i l t   a n g l e   s c e n a r i o .   T h e   s y s t e m   p e r f o r m a n c e   i n   e a c h   s c e n a r i o   i s   a s s e s s e d   i n   t e r m   o f   f i v e   e n e r g y   p a r a m e t e r s   i n c l u d i n g   t h e   p l a n e   o f   t h e   a r r a y   ( P O A )   i r r a d i a n c e   w h i c h   i s   o n e   o f   t h e   e s s e n t i a l   i n d i c a t o r s   o f   P V   s y s t e m   p e r f o r m a n c e .   I t   i s   a   m e a s u r e   o f   h o w   m u c h   i n c i d e n t   i r r a d i a n c e   t h e   f r o n t   s i d e   o f   P V   p a n e l s   r e c e i v e   o v e r   t i m e .   A n n u a l   t o t a l   P O A   r e s u l t s   i n   k W h   w e r e   o b t a i n e d   w i t h   a n d   w i t h o u t   t h e   e f f e c t   o f   s o i l i n g   l o s s e s .   T h e   o t h e r   t h r e e   p a r a m e t e r s   a r e   t h e   a n n u a l   n o m i n a l   D C   e n e r g y   p r o d u c e d   b y   t h e   s y s t e m ,   t h e   a n n u a l   g r o s s   D C   e n e r g y   g e n e r a t e d   a n d   t h e   a n n u a l   A C   e n e r g y   d e l i v e r e d   t o   t h e   l o a d .   T h e   r e s u l t s   o f   t h i s   s c e n a r i o   a r e   l i s t e d   i n   T a b l e   2   f o r   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 191 4 - 1 9 2 5   1920   1 8   l o c a t i o n s .   T h e   a n n u a l   D C   a n d   A C   e n e r g y   a r e   e v a l u a t e d   b a s e d   o n   t h e   P O A   i r r a d i a n c e   a f t e r   i n c l u d i n g   s o i l i n g   l o s s e s .   T h e   t i l t   a n g l e   i s   f i x e d   t h r o u g h o u t   t h e   y e a r   a t   t h e   l o c a t i o n   l a t i t u d e   p r e s e n t e d   i n   T a b l e   1 .   F i r s t   t h e   o v e r a l l   r e s u l t s   a r e   c o m p a r e d   f o r   a l l   l o c a t i o n s .   T h e   e f f e c t   o f   s o i l i n g   l o s s   c a n   b e   n o t i c e d   b y   c o m p a r i n g   t h e   v a l u e s   o f   t o t a l   P O A   i r r a d i a n c e   b e f o r e   a n d   a f t e r   s o i l i n g   e f f e c t ,   w h i c h   i s   s e l e c t e d   t o   b e   1 6 . 2 5 %   a s   a n   a n n u a l   a v e r a g e .   I t   c a n   a l s o   b e   o b s e r v e d   t h a t   o n l y   2 1 %   o f   t h e   t o t a l   i r r a d i a n c e   r e c e i v e d   b y   t h e   p a n e l s   i s   c o n v e r t e d   i n t o   D C   e n e r g y ,   w h i c h   c a n   b e   i n t e r p r e t e d   a s   t h e   e f f e c t   o f   t h e   P V   p a n e l s   i n e f f i c i e n c i e s ,   f o r   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   s e l e c t e d   P V   p a n e l s   i s   2 1 % .   B y   c o m p a r i n g   t h e   n o m i n a l   a n d   g r o s s   D C   e n e r g y   v a l u e s   a s   w e l l   a s   t h e   A C   e n e r g y   v a l u e s ,   o n e   c a n   r e l a t e   t o   t h e   e f f e c t   o f   D C   l o s s e s   d u e   t o   D C   w i r i n g ,   d i o d e s ,   a n d   D C   p o w e r   o p t i m i z e r   o n   o n e   h a n d ,   a n d   t h e   A C   l o s s e s   c a u s e d   b y   t h e   i n v e r t e r   i n e f f i c i e n c y   a n d   A C   w i r e s   o n   t h e   o t h e r   h a n d .   N o w ,   b y   l o o k i n g   a t   t h e   r e s u l t s   o f   e a c h   l o c a t i o n ,   i t   i s   c l e a r   t h a t   N a j a f   h a d   t h e   h i g h e s t   a n n u a l   A C   e n e r g y   w h i c h   a m o u n t e d   t o   8 6 2 6 . 8   k W h   f o l l o w e d   b y   K a r b a l a   w i t h   a n n u a l   A C   e n e r g y   o f   8 5 9 7 . 8 6   k W h .   M u t h a n n a   a n d   B a s r a   h a d   n e a r l y   e q u a l   a n n u a l   A C   e n e r g y   p r o d u c t i o n   a n d   b o t h   c a m e   a s   t h e   t h i r d   h i g h e s t .   A c c o r d i n g   t o   T a b l e   1 ,   t h e s e   f o u r   p r o v i n c e s   h a v e   t h e   h i g h e s t   G H I   a n d   D N I   v a l u e s   t h a t   b o t h   h a v e   s i g n i f i c a n t   e f f e c t   i n   t h e   a m o u n t   o f   e l e c t r i c   e n e r g y   g e n e r a t e d   b y   t h e   P V   s y s t e m .   I t   c a n   a l s o   b e   i n f e r r e d   f r o m   t h i s   s c e n a r i o   t h a t   a   P V   s y s t e m   i n s t a l l e d   i n   D u h o k   w i l l   p r o d u c e   t h e   l o w e s t   a m o u n t   o f   e n e r g y   c o m p a r e d   t o   t h e   o t h e r   s t u d i e d   l o c a t i o n s .   I n   g e n e r a l ,   n o r t h e r n   p r o v i n c e s   h a d   t h e   l e a s t   a m o u n t   o f   g e n e r a t e d   e n e r g y   c o m p a r e d   t o   m i d   a n d   s o u t h e r n   p r o v i n c e s .   T h e s e   d i s p a r i t i e s   i n   t h e   s y s t e m   p e r f o r m a n c e   c a n   a l s o   b e   a t t r i b u t e d   t o   v a r i a t i o n s   i n   t h e   D H I   r e c e i v e d   b y   t h e   m o d u l e s   p e r   u n i t   a r e a   f r o m   o n e   l o c a t i o n   t o   a n o t h e r .   T h e   D H I   c o m p o n e n t   o f   s o l a r   r a d i a t i o n   i s   t h e   a m o u n t   o f   r a d i a t i o n   t h a t   r e a c h e s   t h e   m o d u l e s   f r o m   t h e   s u n   i n d i r e c t l y   a f t e r   b e i n g   r e f l e c t e d   b y   c l o u d s   a n d   p a r t i c l e s   i n   t h e   a t m o s p h e r e .   H o w e v e r ,   t h i s   s c e n a r i o   d o e s   n o t   p r o v i d e   a   c l e a r   p i c t u r e   a b o u t   s e l e c t i n g   t h e   o p t i m a l   t i l t .   T h e   n e x t   s c e n a r i o s   a t t e m p t   t o   i d e n t i f y   t h e   b e s t   t i l t   t h a t   a c h i e v e s   m a x i m u m   e n e r g y   e x t r a c t i o n .     4 . 2 .     Scena rio   2 :   f ix ed - a x is ,   t i lt   =   o ptim a l a nn ua l v a lue   I n   th is   s ce n ar io ,   i n s tead   o f   s ettin g   th p an els  tilt   to   th e   lo ca tio n s   latitu d e,   t h tilt   an g le  was   o p tim ized   f o r   ea ch   l o ca tio n   b ased   on   th e   h ig h est  a n n u al   AC   en er g y   g e n er ated   b y   th s y s tem .   Fo r   ea c h   p r o v in ce ,   s et  o f   s im u latio n s   o f   th PV  s y s tem   wer co n d u cted   in   SAM  f o r   r an g o f   i n p u tilt   an g les  an d   co m p u te  t h an n u al  AC   en er g y   at  ea ch   in p u tilt .   T h o p tim al  tilt   an g le  is   s elec ted   as  th v alu at  wh ich   th e   an n u al  AC   en er g y   is   m ax im iz ed .   Fig u r e   4   s h o ws  s am p le  o f   th o p tim al  tilt   id en tific atio n   cu r v e   f o r   Kar b ala   lo ca tio n   wh ic h   in d icate s   th at  o p tim al  tilt   is   3 1 °.  T a b le  3   lis ts   th o p tim al  an n u al  tilt   a n g l f o r   ea ch   lo ca tio n   co m p ar ed   to   th lo ca ti o n ' s   lati tu d e.   I t   c a n   b e   n o t i c e d   t h a t   t h e   v a l u e   o f   o p t i m a l   a n n u a l   t i l t   i s   c l o s e   t o   l a t i t u d e   a n g l e   f o r   m o s t   o f   t h e   l o c a t i o n   w i t h   a   s l i g h t   d e v i a t i o n .   T h e   d e v i a t i o n   o f   o p t i m a l   t i l t   f r o m   l a t i t u d e   i s   l e s s   t h a n   2 °   f o r   m o s t   o f   t h e   l o c a t i o n s .   H o w e v e r ,   o p t i m a l   t i l t   i n   n o r t h e r n   a n d   m i d - n o r t h e r n   p r o v i n c e s   d e v i a t e d   f r o m   l a t i t u d e   f o r   m o r e   t h a n   t w o   d e g r e e s ,   a s   h i g h l i g h t e d   i n   T a b l e   3 .   I n   o t h e r   w o r d s ,   m o v i n g   t o w a r d s   t h e   s o u t h ,   t h e   a n n u a l   o p t i m a l   t i l t   m o v e s   c l o s e r   t o   l a t i t u d e .   S e t t i n g   t h e   t i l t   a n g l e   t o   t h e   o p t i m a l   a n n u a l   v a l u e   o b t a i n e d   i n   T a b l e   3   r e s u l t e d   i n   m i n o r   i n c r e a s e   i n   t h e   a n n u a l   e n e r g y   c o m p a r e d   t o   s c e n a r i o   1 .   Y e t ,   s e t t i n g   a   f i x e d   t i l t   a n g l e   o v e r   t h e   w h o l e   y e a r   d o e s   n o t   a l l o w   u s e r s   t o   m a k e   t h e   m o s t   o f   t h e   P V   s y s t e m ,   a n d   a   c o n s i d e r a b l e   a m o u n t   o f   P V   e n e r g y   w i l l   r e m a i n   u n t a p p e d .   T h e r e f o r e ,   a d j u s t i n g   t h e   t i l t   a n g l e   o n   m o n t h l y   b a s i s   c a n   e x t r a c t   m o r e   e n e r g y   f r o m   t h e   s y s t e m .   T h i s   t e c h n i q u e   i s   i n v e s t i g a t e d   i n   t h e   n e x t   s c e n a r i o .       T ab le  2 .   Mo d el  r esu lts   o f   s ce n ar io   1 : f ix e d - ax is   with   tilt   =   latitu d e   P r o v i n c e   To t a l   P O A   i r r a d i a n c e   ( k W h / y r )   To t a l   P O A   i r r a d i a n c e   a f t e r   so i l i n g   ( k W h / y r )   A n n u a l   n o mi n a l   D C   e n e r g y   ( k W h / y r )   A n n u a l   g r o ss   D C   e n e r g y   ( k W h / y r )   A n n u a l   A C   En e r g y   ( k W h )   Al - A n b a r   5 4 , 5 6 8   4 5 , 7 9 4 . 8   9 , 6 5 6 . 7 2   9 , 1 5 4 . 6 4   8 , 4 9 5 . 8 9   B a b i l   5 4 , 0 5 4 . 3   4 5 , 3 6 8 . 2   9 , 5 6 8 . 1 9   9 , 0 4 3 . 6 8   8 , 3 9 3 . 1 1   B a g h d a d   5 4 , 2 1 1 . 1   4 5 , 4 3 5 . 3   9 , 5 8 2 . 2 1   9 , 0 8 7 . 7 9   8 , 4 3 0 . 4   B a sr a   5 5 , 2 3 8 . 9   4 6 , 3 3 3 . 3   9 , 7 7 4 . 4 1   9 , 2 3 8 . 0 9   8 , 5 6 7 . 4   D h i   Q a r   5 4 , 5 9 4   4 5 , 8 4 4 . 5   9 , 6 6 8 . 9 4   9 , 0 8 7 . 5 1   8 , 4 3 3 . 3 5   Al - Q ā d i si y y a h   5 4 , 5 7 4 . 5   4 5 , 8 0 4   9 , 6 6 0 . 4 8   9 , 0 8 6 . 8 9   8 , 4 3 2 . 3 1   D i y a l a   5 3 , 3 0 9 . 3   4 4 , 6 8 1 . 3   9 , 4 2 0 . 7 4   8 , 8 6 8 . 1 3   8 , 2 2 7 . 5 3   D u h o k   5 0 , 6 1 5 . 2   4 2 , 3 2 7 . 4   8 , 9 2 2 . 1 3   8 , 5 0 4 . 0 1   7 , 8 9 0 . 6 3   Er b i l   5 1 , 6 9 3 . 3   4 3 , 3 1 8 . 9   9 , 1 3 1 . 0 9   8 , 6 6 4 . 1 9   8 , 0 3 9 . 1 5   K a r b a l a   5 5 , 2 4 2 . 1   4 6 , 4 0 1 . 7   9 , 7 8 7 . 3 8   9 , 2 7 0 . 0 1   8 , 5 9 7 . 8 6   K i r k u k   5 3 , 3 5 0 . 9   4 4 , 6 4 3   9 , 4 1 2 . 5 9   8 , 8 5 9 . 7 2   8 , 2 2 1 . 8 3   M a y sa n   5 3 , 8 4 9 . 8   4 5 , 1 6 0 . 1   9 , 5 2 3 . 4 2   8 , 9 3 9 . 0 6   8 , 2 9 3 . 4 4   M u t h a n n a   5 5 , 1 4 8 . 3   4 6 , 2 9 4 . 3   9 , 7 6 4 . 1 4   9 , 2 5 8 . 4 8   8 , 5 8 7 . 7 8   N a j a f   5 5 , 5 1 1 . 6   4 6 , 6 0 1 . 5   9 , 8 2 9 . 3 4   9 , 3 0 0 . 2 7   8 , 6 2 6 . 7 9   N i n a w a   5 1 , 8 9 4 . 8   4 3 , 4 3 1 . 1   9 , 1 5 5 . 0 9   8 , 6 4 1 . 4 9   8 , 0 2 0 . 4   S a l a h   A l - D i n   5 4 , 1 5 1 . 8   4 5 , 4 3 4 . 9   9 , 5 8 0 . 5 1   9 , 0 7 7 . 4 8   8 , 4 1 9 . 9 5   S u l a y m a n i y a h   5 2 , 3 1 5 . 1   4 3 , 7 4 5 . 8   9 , 2 2 2 . 3 6   8 , 8 1 5 . 0 8   8 , 1 6 8 . 2 5   W a si t   5 4 , 4 3 1 . 2   4 5 , 6 6 9 . 6   9 , 6 3 2 . 0 2   9 , 1 1 8 . 8 3   8 , 4 5 8   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       I n ve s tig a tio n   o o p tima l tilt,  o r ien ta tio n   a n d   tr a ck in g   o a   s o la r   P V   s ystem  in   I r a q   ( A h med   Zu r fi )   1921       Fig u r 4 .   An n u al  AC   en er g y   v s .   an n u al  tilt   s h o win g   o p tim al  v alu f o r   Kar b ala       T ab le  3 .   O p t im al  a n n u al  tilt   a n g le   f o r   t h e   1 8   l o c ati o n s   ac co r d i n g   t o   s c en ar io   2   Lo c a t i o n   La t i t u d e   O p t i mal   a n n u a l   t i l t   D e v i a t i o n   Lo c a t i o n   La t i t u d e   O p t i mal   a n n u a l   t i l t   D e v i a t i o n   Al - A n b a r   3 3 . 4 5   32   1 . 4 5   K a r b a l a   3 2 . 5 6 7   31   1 . 5 6 7   B a b i l   3 2 . 4 5   31   1 . 4 5   K i r k u k   3 5 . 4 6 9   33   2 . 4 6 9   B a g h d a d   3 3 . 2 6 7   32   1 . 2 6 7   M a y sa n   3 1 . 8 5   30   1 . 8 5   B a sr a   3 0 . 5 1 7   30   0 . 5 1 7   M u t h a n n a   3 1 . 2 6 7   30   1 . 2 6 7   D h i   Q a r   3 1 . 0 1 7   30   1 . 0 1 7   N a j a f   3 1 . 9 5   31   0 . 9 5   Q ā d i s i y y a h   3 1 . 9 5   31   0 . 9 5   N i n a w a   3 6 . 3 0 6   33   3 . 3 0 6   D i y a l a   3 4 . 3 5   32   2 . 3 5   S a l a h   A l - D i n   3 4 . 5 7 5 7   32   2 . 5 7 5 7   D u h o k   3 6 . 8 6 7   33   3 . 8 6 7   S u l a y m a n i y a h   3 5 . 5 5   33   2 . 5 5   Er b i l   3 6 . 2 3 3   33   3 . 2 3 3   W a si t   3 2 . 5   31   1 . 5       4 . 3 .     Scena rio   3 :   f ix ed - a x is ,   t i lt   =   o ptim a m o nthly   v a lue   T o   i d e n t i f y   t h e   m o n t h l y   o p ti m a l   ti l a n g l e ,   S A m o d e l   i s   s im u l a t e d   wi t h   r a n g e   o f   i n p u t   t i lt   a n g l es  a n d   t h e   AC   e n e r g y   f o r   e a c h   m o n t h   i s   c o m p u t e d   o v e r   t h e   e n t i r e   y e a r .   T h t il t   a n g l v a lu e   t h a t   y i el d s   t h m a x i m u m   e n e r g y   d u r i n g   a   c e r t a i n   m o n t h   r e p r e s e n t s   t h e   o p t i m a l   t i lt   a n g l e   o f   t h e   m o n t h .   T h e   s a m e   s e t   o f   s i m u l at i o n s   w a s   i m p l e m e n t e d   f o r   e a c h   l o c a t i o n ,   a n d   t h e   r es u l ts   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   5 .   I t   i s   cle a r   t h a t   t h e   o p ti m a t i l t   a n g le   v a r i e d   o v e r   a   w i d e   r a n g e   d u r i n g   t h e   y e a r   a c c o r d i n g   t o   t h e   s u n   s e as o n a l   ti l t   a n d   t h a t   a l l   l o ca t i o n s   f o l l o w e d   t h e   s a m e   t r e n d   w i t h in   a   n a r r o w   m a r g i n   t h a t   d i d   n o t   e x c e e d   6 ° .   I n   w i n t e r   m o n t h s ,   h i g h   t i l t   i s   r e q u i r e d   f o r   m a x i m u m   e n e r g y   e x t r a c t i o n   w h i l e   i n   s u m m e r   m o n t h s ,   t h p a n e l s   n e e d   t o   b e   t i l t e d   a t   l o w   a n g l e s   t o   a l i g n   w it h   t h e   s u n   s e as o n a l   t r a c k   f o r   m a x im u m   e x p o s u r e   t o   i r r a d i a n c e .   Af t e r   t h a t ,   t h e   s y s t e m   w a s   s i m u la t e d   w i t h   ti l t   a n g le  s e t   t o   t h e   o p t i m a l   m o n t h l y   v alu e s   o b t a i n e d   i n   t h e   p r e v i o u s   s te p .   T h e   a n n u a l   AC   e n e r g y   w as   t h e n   c al c u l at e d   f o r   e a c h   l o c a t i o n .   T h e   l o c a t i o n s   d e m o n s t r a t e d   t h s a m e   t r e n d   i n   t e r m s   o f   e n e r g y   y i e l d   w h e r e   Na j a f   h a d   t h e   h i g h e s t   v a l u e   a n d   D u h o k   h a d   t h e   l o w es t .   G e n e r a ll y ,   c o m p a r e d   t o   s c en a r i o   2   w h e r t h t il t   a n g l e   w as   f i x e d   a o n e   v a l u t h r o u g h o u t   t h e   y e a r ,   A C   e n e r g y   w a s   i n c r e as e d   b y   5 - 6 %   f o r   a l l   t h e   l o ca t i o n s   d u e   t o   i n cr e a s e   i n   i r r a d i a n c e x p o s u r e   b y   P V   p a n e ls   w h e n   t il t   a n g l e   t r a c k s   t h e   m o n t h l y   s e aso n a l   p a t h   o f   t h e   s u n .     4 . 4 .     Scena rio   4 :   o ne - a x is   t ra ck ing   I n   th is   co n f ig u r atio n ,   th PV  p an els  ar a d ju s ted   at  a   f ix e d   az im u th ,   wh ic h   is   s elec ted   to   b 1 8 0 o   f o r   I r aq   r eg io n s ,   an d   allo th p an els  to   tr ac k   th 2 4 - h o u r   s u n   p o s itio n   with in   r o tatio n   an g le  s et  b y   “th tr ac k er   r o tatio n   lim it”   p ar am ete r   in   SAM  m o d el.   Pra ctica lly ,   th e   r o tatio n   an g le  lim it  d ep en d s   o n   t h tr ac k in g   m ec h an is m   an d   t h d esig n   o f   t h tr ac k er   s tr u ct u r e.   So m t r a ck in g   r ac k s   p r o v id 6 0 °  r o tati o n   r an g an d   o th er s   ar lim ited   to   4 5 °.  I n   th is   s ce n ar io ,   th ef f ec o f   th tr ac k er   r o tatio n   lim it  o n   th en er g y   p er f o r m an ce   o f   th e   PV  s y s tem   was  f ir s in v esti g a ted   f o r   a   ce r tain   lo ca tio n   as  s h o wn   i n   Fig u r 6 .   I is   o b v io u s   th at  th e   wid er   th r o tatio n   an g le  is   th m o r s o la r   en er g y   th PV  s y s tem   ca n   h ar n ess .   Ho wev er ,   f o r   p r ac tical  co n s tr ain ts   r elate d   to   tilt   tr ac k in g   s y s tem s   av aila b le  in   th m ar k et,   th e   an g le   o f   r o tatio n   was  s et  to   b e   6 0 °  as  r ea s o n ab le   lim it  in   th is   s ce n ar io .   T h an n u al  AC   en er g y   was  ev alu ate d   f o r   ea ch   p r o v in ce   an d   co m p ar e d   to   th e   p r e v io u s   s ce n ar i o ,   th en er g y   in cr ea s ac h ie v ed   i n   th o n e - ax is   m o d was  b etw ee n   1 6 % - 1 8 f o r   all  th lo ca t io n s .   T h is   in cr ea s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 191 4 - 1 9 2 5   1922   is   s elf - ex p lan ato r y   as  th PV  p an els  ar allo wed   to   tr ac k   th s u n   d aily   ea s t - west  lo ca ti o n   m ax im izin g   th e   in cid en t ir r ad ia n ce .           Fig u r 5 .   Mo n th ly   o p tim al  tilt   an g le  f o r   1 8   p r o v in ce s           Fig u r 6 .   T h r elatio n s h ip   b et wee n   o n e - a x is   r o tatio n   an g le  a n d   en er g y   y ield   f o r   Kar b ala       4 . 5 .     Scena rio   5 :   t wo - a x is   t r a ck ing   W ith   two - ax is   tr ac k in g ,   t h P p an els  m o u n t   is   au to m ated   to   r o tate  al o n g   th eir   v er tical,   az im u th ,   ax is   to   tr ac k   th e   s u n   s ea s o n al  lo ca tio n   f r o m   n o r th   t o   s o u th   o v e r   th y ea r ,   a n d   to   r o tate  alo n g   th e   tilt ,   h o r izo n tal,   ax is   to   tr ac k   t h s u n   d aily   lo ca tio n   f r o m   s u n r is to   s u n s et  in   m ec h an is m   s im ilar   to   o n e - ax is   tr ac k in g .   W ith   th is   tr ac k in g   m o d e,   th PV  p an els  ar ab le  t o   co llect  as  m u ch   s o lar   ir r ad i an ce   as  av ailab le  to   th p an els.  T h is   ir r ad ian ce   m ax im izatio n   was c o n f ir m ed   in   th r esu lts   wh ich   s h o wed   th at  t h y ea r ly   en er g y   o f   th s y s tem   in cr ea s ed   b y   1 1 - 1 3 co m p ar ed   to   p r ev io u s   s ce n ar io ,   i.e . ,   th o n e - a x is   tr ac k in g .   d etailed   co m p ar is o n   o f   th e   en er g y   p er f o r m an ce   o f   t h s y s tem   u n d e r   s ce n ar io s   1 - 4   f o r   all  p r o v in ce s   is   ex p lain ed   in   Fig u r 7 .   I t   is   clea r   t h at  en a b lin g   tr ac k i n g   m o d e   r esu lts   in   co n s id er ab le  e n h an ce m en o f   th s y s tem   en er g y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       I n ve s tig a tio n   o o p tima l tilt,  o r ien ta tio n   a n d   tr a ck in g   o a   s o la r   P V   s ystem  in   I r a q   ( A h med   Zu r fi )   1923   g en er atio n .   C o n s eq u en tly ,   th e   s y s tem   ec o n o m ic  f ea s ib ilit y   ca n   also   b en h an ce d .   Ho we v er ,   th a d d itio n al  co s in cu r r ed   b y   in s tallin g   tr a ck in g   m o u n ts   s h o u ld   b co n s id er ed   wh ich   is   to p ic  o u o f   th s co p o f   th is   wo r k .           Fig u r 7 .   c o m p ar is o n   o f   s y s tem   an n u al  AC   en er g y   f o r   all  l o ca tio n s   in   f o u r   d i f f er en t scen ar io s       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   d elv e d   in to   th e v alu atio n   o f   o p tim al  tilt   an g l an d   tr ac k in g   o f   a   s im u lated   s o lar   PV  s y s tem   in   1 8   p r o v in ce s   in   I r a q .   T h in v esti g atio n   was  co n d u cted   th r o u g h   SAM  m o d el  to   s tu d y   th en er g y   p er f o r m an ce   o f   5   k W d c   PV  s y s tem   th at  was  d esig n e d   an d   s im u lated   b ased   o n   I r a q wea th er   c o n d itio n s   in clu d in g   th ef f ec o f   s o ilin g   lo s s es  a s cr ib ed   to   d u s d ep o s itio n   o n   p an els.  T h o p tim al  tilt   an g le  was   co m p u ted   b y   r u n n in g   s ets  o f   s im u latio n s   at  r an g o f   tilt   an g le  in p u ts   an d   e v alu atin g   th s y s tem   en er g y   p er f o r m an ce   as  an   o u tp u t.  I was  o b s er v ed   th at  th e   co m m o n   p r ac tice   o f   s ettin g   th e   tilt   a n g le  to   th e   lo ca tio n   latitu d d id   n o t   ac h iev e   h i g h est  en er g y   ex tr ac tio n   f o r   all  o f   th e   s tu d ied   lo ca tio n s   an d   th at  le d   to   u n d er u tili za tio n   o f   th s y s tem .   T h er ef o r e,   with   th is   “g o ld en   r u le”  th s y s tem   n ee d s   to   b o v er s ized   to   m ee t   ce r tain   en er g y   d em a n d .   Settin g   th tilt   at  an n u al  o p tim al  v alu r esu lted   in   s lig h ch a n g f o r   all  lo ca tio n s   b ec au s th o p tim al  an n u al  tilt   was f o u n d   to   b 1 ° - 2 . 5 °   ab o v latitu d e.   I t w as f o u n d   th at  th s y s tem   u tili za tio n   an d   en er g y   p er f o r m an ce   ca n   b im p r o v e d   b y   s ettin g   m o n th ly   tilt   an d   th at  r esu lted   in   5 - 6 in cr ea s in   th e   y ea r ly   AC   en er g y   d eliv er e d   t o   lo ad   b y   th s y s tem .   T h o p tim al  m o n th ly   tilt   v ar ie d   f r o m   1 ° - 62 °   th r o u g h o u t   th y ea r   b ased   o n   th s ea s o n al  p o s itio n   o f   th s u n .   W ith   o n e - ax is   tr ac k in g ,   th s y s tem   an n u al  en er g y   in cr ea s ed   b y   1 6 - 1 8 f o r   all   th lo ca tio n s .   T h r esu lts   also   af f ir m ed   t h at  f u r th er   u tili za tio n   ca n   b e   ac h iev e d   b y   u s in g   two - ax is   tr ac k in g   with   wh ich   an n u al  e n er g y   in cr ea s e d   b y   2 9 co m p ar e d   to   th o p tim al  m o n th ly   tilt   s ce n ar io .   I n   all   s tu d ied   s ce n ar io s ,   s o ilin g   l o s s es  ef f ec ca n n o b o v er lo o k ed   g i v en   th at  I r aq i   wea th er   is   h ig h ly - p o llu ted   d u to   d u s s to r m s   an d   p o llu tio n   f r o m   d aily   l if ac tiv ities .   I g n o r in g   s o ilin g   lo s s es  in   as s es s in g   PV  s y s tem   p er f o r m an ce   an d   th eir   o p tim al  o r ien tatio n   ca u s e s   s y s tem   u n d er   s izin g   b ec au s ir r ad ian ce   lo s s es  d u to   s o ilin g   ca n   b as  m u ch   as  4 0 in   wea th er   co n d itio n s   lik in   I r aq   esp ec ial ly   wh en   clea n in g   m ec h an is m s   ar n o t   ap p lied .   Ov er all,   all   I r a q p r o v in ce s   h av e   s ig n if ican u n tap p e d   p o ten tial   f o r   s o lar   en er g y   g e n er atio n   with   av er a g an n u al  GHI   o f   2   k W h /m 2 .   T h is   wo r k   is   co n ce r n ed   with   th tech n ical  asp ec o f   th e   d esig n   o f   a   PV  s y s tem   in   I r aq ,   b u it  s till   ca n   b e   ex te n d ed   b y   c o n s id er in g   th e   ec o n o m ic  m o d el  o f   th e   s y s tem   an d   th ef f ec o f   ad d itio n al  co s t o f   tr ac k in g   s y s tem   o n   th s y s tem   ec o n o m ics.       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h au th o r s   r ec eiv ed   n o   f u n d i n g   f o r   th is   r esear ch .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.