Оценка доступного технического ресурсосберегающего потенциала

Солнечной энергии

Определение технического теплоэнергетического потенциала региона ориентировано на технические возможности преобразования энергии солнечного излучения в тепловую энергию на наиболее эффективных установках солнечного горячего водоснабжения. Оценка технического потенциала проводилась на основе данных о теплопроизводительности таких установок на каждом из участков с однородным уровнем инсоляции и принятых допущениях: о занимаемой солнечными коллекторами площади, равной 1 % от площади рассматриваемой территории, соотношении между площадями тепловых и электрических установок – 0,8 и 0,2 соответственно и КПД топливного устройства - 0,7. Перевод в тонны условного топлива осуществлялся с помощью коэффициента 0,34 т.у.т./ кВт×час.

Расчет общей радиации, падающей на наклонную поверхность, с заданным углом ориентации.При оценке потенциала необходимо иметь возможность определять величину общей радиации, попадающей в определенное время на наклонную поверхность, ориентированную по отношению к поверхности земли под интересующим нас углом .

В качестве исходной информации для расчета общей радиации используется значения следующих показателей, полученных путем статистической обработки данных наблюдений:

– среднемесячное количество общей солнечной радиации, падающей на горизонтальную площадку в течение суток, ;

– среднемесячное количество рассеянной (диффузной) солнечной радиации, падающей на горизонтальную площадку в течение суток, ;

– альбедо поверхности земли - среднемесячное отношение количества солнечной радиации, отраженной поверхностью земли, к количеству общей солнечной радиации, падающей на поверхность земли (т.е. доля радиации отраженной поверхностью земли), доля.

Все дальнейшие расчеты проводятся для «среднего дня месяца», т.е. дня, у которого угол склонения Солнца наиболее близок к среднемесячному углу [Klein, 1977].

Таблица

Солнечная радиация на горизонтальную поверхность.С использованием этой информации производится расчет значений общей ( и рассеянной ( ) солнечных радиаций, падающих на горизонтальную поверхность за t-й час наблюдения:

,

где

[Collares-Pereira and Rabl, 1979] и [Lui and Jordan, 1960] – коэффициенты перехода от суточных радиаций к часовым - определяются следующим образом:

где

– часовой угол в t-й расчетный час суток, град.;

– часовой угол захода солнца (заката), град.

Часовой угол солнца рассчитывается с использованием соотношения

где

– время солнечного полдня, информацию о котором можно найти в Базе Данных NASA, час.

Часовой угол захода солнцаоценивается как

где

– широта, град.;

– угол склонения солнца, град.

Угол склонения Солнцаопределяют по следующей формуле[16]

где

– порядковый номер дня года (от 1 до 365).

Солнечная радиация на произвольно-ориентированную наклонную поверхность.Расчет часовых значений общей солнечной радиации, падающей на ориентированную под углом к горизонту наклонную поверхность, производится следующим образом

где

– угол падения прямой солнечной радиации на произвольно-ориентированную под углом к горизонту наклонную поверхность в t-й час, град.;

– зенитный угол Солнца в t -й час, град.;

– угол наклона поверхности к горизонту, град.;

Зенитный угол Солнца

где

Угол падения прямой солнечной радиации на произвольно-ориентированную под углом к горизонту наклонную поверхность:

где

– азимутальный угол Солнца в t-й час суток, град.;

– азимут наклонной поверхности, град.

Расчет угла падения прямой солнечной радиации на произвольно-ориентированную под углом к горизонту наклонную поверхность можно произвести и с использованием следующих соотношений:

где

Рассмотренные выше соотношения могут быть использованы для оценки энергетического потенциала солнца с дифференциацией на часовые (или трехчасовые) интервалы суток.