מאמר זה מציג את התוצאות המתקבלות בטבלאות ובגרפים של שכיחות השמש של לוחות סולאריים עם זוויות נטייה שונות. נחשפת קרינת השמש הממוצעת עם משטחים נוטים שונים, אנו רואים את ההשפעה שיש לנטייה של לוחות השמש על לכידת קרינת השמש ביחס למישור אופקי.
נטייה לזווית-פאנלים סולארייםעם הידיעה שיש ערכים כמותיים של שכיחות קרינת השמש בזווית אופטימלית, נתונים שהושגו אלה חשובים מאוד לקבלת החלטות עתידיות בתכנון פרויקטים של גנרטורי קרינה סולאריים פוטו-וולטאיים.
מבוא
מטרת מאמר זה היא לבחון או להפיץ את ההתפתחות התיאורטית והמעשית של שכיחות השמש של לוחות סולאריים עם נטייה אופטימלית ללכידת קרינת השמש.
למרות שזה נכון שיש פרסומים של טבלאות ותוכנה של שכיחות סולארית על פני כדור הארץ עם זוויות שונות של נטייה, הכוונה לקו הרוחב במיקום בו יימצאו לוחות השמש. אך אלה מאיתנו המעוניינים במחקר מסוג זה משאירים לנו פער בספרותו, על מנת למצוא את זווית הנטייה האופטימלית של שכיחות השמש על פני כדור הארץ.
שכיחות קרינת השמש בפאנלים סולאריים תלויה באזור המיקום, המיקום במערכת הגלובלית (קו רוחב), סביבה (בהירה, מעוננת חלקית, מעוננת), עונת השמש (חורף, קיץ) ונטייה. מאמר זה ינסה להסביר את התערבותם הסדרתית של הפרמטרים המתמטיים המתערבים בהתפתחות לחישוב הזווית המיטיבה את לכידת קרינת השמש ביחס למישור אופקי.
כדי לחשב את אומדן קרינת השמש על משטח משופע, הופרד מרכיב הקרינה המפוזר מהקרינה העולמית (מודל האיזוטרופי של ליו וירדן).
עלינו להזכיר כי בעבודה זו השגת קרינת השמש הכוללת במישור נוטה הושגה מסכום הקרינה הישירה והקרינה המפוזרת (קרינה משתקפת לא הובאה בחשבון)
מתפתח
מיקום: פארק סינצ'י רוקה, קומאס לימה
רוחב: -11.9233 מ"ג: 139 קרינה חודשית ממוצעת, נתפסת על משטח אופקי (קוט"ש / מ"ר / יום) נתונים שהוצאו מנתוני תחנת החלל המטאורולוגית של נאס"א
| β | ג'אן | FEB | יָם | אפריל | מאי | יוני | יולי | AUG | SEP | אוקטובר | NOV | דצמבר |
| 0 ºC | 7.14 | 7.15 | 7.04 | 6.33 | 4.93 | 3.39 | 3.14 | 3.58 | 4.32 | 5.29 | 6.01 | 6.8 |
זווית התרחשות סולארית
תוך התחשבות בכך שהלוחות הסולאריים מכוונים לכיוון הצפון הגאוגרפי, בנוסף לזווית הטיה (β), ביחס לאופקית. ניתן לחשב את זווית שכיחות השמש שהיא הזווית בין המשטח הרגיל לקרני השמש. ניתן לחשב קשר זה בין זוויות השמש מהמשוואה הטריגונומטרית הבאה.
Cosθ = cos (Ф-β).cosρ.cosω + sin (Ф-β).senρ
θ = זווית שנוצרה על ידי שכיחות ישירה של השמש בלוח המשופע ושכיחות סולארית אופקית. Ф = קו רוחב β = זווית הנטייה ρ = זווית של נטייה סולארית ω = זווית שמש
n = יום השנה
360 * (284+ n)
ρ = 23.45 * סן ()
365
הו = (24 / π) * גון
הו = הקרנה יומית ממוצעת חודשית מחוץ לחו"ל המגיעה לאווירה המוקרנת על משטח אופקי.
מודל פולינומי על פי ליו וירדן
מצוין לחישובי התרומות הסולאריות שהתקבלו מקרינת השמש, מדובר בערכים יומיים ממוצעים חודשיים.
ניתן למצוא את המרכיב המטושטש על ידי עקומות הרגרסיה של שבריר המטושטשת (Hd / H) לעומת מדד הבהירות (k). ניתן לחשב את הרכיב הישיר על ידי ההפרש בין Ht ל- Hd.
Hd / H = 1,390 - 4,027k + 5,531k 2 - 3,108k 3
k = H / Ho
k = אינדקס בהירות
Hd = מפזר קרינה יומית מהקמרון השמימי
H = הקרנה יומית גלובלית על משטח אופקי
קרינה כוללת היא סכום קרינת השמש הישירה, המפוזרת והמשקפת על משטח נוטה
Ht = HbRb + HdRd + HδRr
Hb = הקרנה ישירה
Rb = גורם הקשור בקרינת שמש ישירה על משטח נוטה וקרינה ישירה על משטח אופקי.
Rd = גורם הקשור בקרינת שמש מפוזרת על משטח נוטה וקרינה מפוזרת על משטח אופקי. δ = השתקפות האזור שמסביב
תוצאות שהושגו
טבלה בה נצפו התוצאות שהתקבלו מהקרינה הממוצעת החודשית על מישור לזוויות נטייה שונות (β) ב- kw / m2, על משטח אופקי.
| β | יאן | פברואר | יָם
|
אפריל | מאי | יוני | יולי | אוגוסט | ספטמבר | אוקטובר | נובמבר | דצמבר | ממוצע שנתי |
| 0º | 7.15 | 6.33 | 4.93 | 3.14 | 4.32 | 6.01 | 5.43 | ||||||
| 7.14 | 7.04 | 3.39 | 3.58 | 5.29 | 6.80 | ||||||||
| 2 | 7.20 | 7.17 | 7.01 | 6.24 | 4.83 | 3.32 | 3.09 | 3.54 | 4.29 | 5.29 | 6.05 | 6.87 | 5.41 |
| 5 | 7.29 | 7.20 | 6.95 | 6.10 | 4.67 | 3.22 | 3.00 | 3.47 | 4.25 | 5.29 | 6.10 | 6.96 | 5.38 |
| 10 | 7.39 | 7.19 | 6.81 | 5.84 | 4.39 | 3.03 | 2.85 | 3.33 | 4.15 | 5.26 | 6.15 | 7.08 | 5.29 |
| 15 | 7.44 | 7.15 | 6.63 | 5.54 | 4.09 | 2.83 | 2.69 | 3.18 | 4.03 | 5.19 | 6.16 | 7.15 | 5.17 |
| 20 | 7.44 | 7.05 | 6.41 | 5.20 | 3.76 | 2.62 | 2.51 | 3.01 | 3.88 | 5.09 | 6.14 | 7.17 | 5.02 |
| 25 | 7.39 | 6.91 | 6.14 | 4.83 | 3.42 | 2.40 | 2.32 | 2.83 | 3.72 | 4.97 | 6.07 | 7.14 | 4.85 |
מתרשים מספר 1 אנו יכולים לאשר שפרופילי קרינת השמש המשפיעים על מישור נוטה משתנים בהתאם לזווית הנטייה שהלוחות הסולאריים מאמצים.
מראה את קרינת השמש בזוויות נטייה שונות.
איור מספר 2 מציג ערכי מינימום, שנלקחו מטבלת ההיארעות לזוויות נטייה שונות, התואמות את חודש יולי. כימות זה חשוב למדידת מספר הפאנלים שיכולים להיות לגנרטור PV לתקופות שנתיות.
הוא מציג ערכי מינימום של קרינת שמש מקרית במטוס נוטה.
איור 3 מראה ערכי נתונים מקסימליים, התואמים לחודש ינואר, בו שכיחות קרינת השמש על משטח נוטה גדולה יותר. הכימות של נתונים אלה הוא חשוב מכיוון שאם נרצה לייצר אנרגיית PV בתקופות עונתיות, נצטרך לעשות זאת תוך התחשבות בחודשים עם השכיחות הגבוהה ביותר של השמש.
הצג ערכים מקסימליים של קרינת שמש מקרית במישור נוטה
מסקנות
מיקומם של הפאנלים הסולאריים יהיה תלוי בפונקציה בה מתוכננת מערכת הדור התרמי או הפוטוולטאי.
בספרות האנרגיה PV יש כלל הערכה לנטייה בפאנלים סולאריים שהוא רוחב + 10 מעלות, שם תקבל קרינה גדולה יותר בחודשי החורף ורוחב הרוחב - 10 מעלות, לקרינה גדולה יותר בחודשי הקיץ..
עלינו לקחת בחשבון ולכמת תקופות של לכידת קרינת שמש שהן תקופות שנתיות, עונתיות או קצרות מאוד. ניתוח הנתונים המתקבלים בטבלה עבור זוויות נטייה שונות, ניתן לאשר כי עבור קרינת השמש השנתית לכידת המומלצת ביותר היא נטייה של 0 מעלות, שהיא מישור אופקי.
לתקופת הקיץ שהם החודשים דצמבר, ינואר ופברואר, שכיחות השמש היא במטוס נוטה:
| β | דצמבר | יאן | פברואר | מְמוּצָע
(קוו / מ"ר) |
| 0º | 6.80 | 7.14 | 7.15 | 7.03 |
| 2 | 6.87 | 7.20 | 7.17 | 7.08 |
| 5 | 6.96 | 7.29 | 7.20 | 7.15 |
| 10 | 7.08 | 7.39 | 7.19 | 7.22 |
| 15 | 7.15 | 7.44 | 7.15 | 7.25 |
| 20 | 7.17 | 7.44 | 7.05 | 7.22 |
| 25 | 7.14 | 7.39 | 6.91 | 7.15 |
שכיחות השמש הממוצעת החודשית לזווית נטייה של כיוון צפון 15º היא 7.25 קילו / מ"ר, המהווה שכיחות גבוהה יותר ב -3% במישור אופקי.
קרינת השמש של הדגימה (לימה קומאס), אינה המומלצת ביותר, שכן במהלך השנה האקלים שלה מעונן, רק בחודשי הקיץ השמיים בהירים וצלולים. אך דוגמנות זו משמשת למציאת קרינת שמש בכל נקודה על פני כדור הארץ, כמובן תוך התחשבות בשיקולים הגיאוגרפיים והאקלימיים של הסביבה.
בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה
חישוב אנרגיה סולארית, חוזה חאבייר גרסיה-בדל. מהדורות טכניות ומדעיות של לאפטרה, 2003.
הערכת קרינת השמש העולמית המתרחשת על משטחים נוטים. המחלקה לפיזיקה, אוניברסידד הרדיה - קוסטה ריקה
עבודת מחקר השפעת זווית הנטייה של משטח אספן שמש על קרינת אירועים. אנרגיה קובה.
עבודות מחקר, מודלים לקרינה ישירה לעיר בוגוטה מתוך נתונים ניסויים שצולמו באוניברסיטת מחוז פרנסיסקו חוס דה קלדס, 2004.
קבוצת אנרגיה חלופית, Universidad Distrital de Colombia.
אתרי אינטרנט
אטלס השמש העולמי: http://globalsolaratlas.info/
מטאורולוגיה פני השטח של נאס"א ואנרגיה סולארית: https://eosweb.larc.nasa.gov/
קואורדינטות גיאוגרפיות: http://dateandtime.info/es/citycoordinates.php?id=3936456
הורד את הקובץ המקורי
