PRORAUN POTENCIJALA SOLARNOG ZRAENJA Proraun insolacije na solarni

PRORAČUN POTENCIJALA SOLARNOG ZRAČENJA Proračun insolacije na solarni panel pri vedrom danu na osnovu ekstraterestričke iradijanse (Clear day model) l Proračun insolacije na solarni panel u realnim uslovima oblačnosti na osnovu merenja horizontalne iradijanse l

Ekstraterestrička iradijansa Slika 1: Ekstraterestrička iradijansa l Ekstraterstrička iradijansa na proizvoljnom rastojanju r i na referentnom rastojanju r 0 od Sunca:

Slika 2: Putanja Zemlje oko Sunca u polarnom koodinatnom sistemu l Ako se za referentno rastojanje se usvoji: l Ekstraterestrička iradijansa:

Ekstraterestrička insolacija Slika 3: Prikaz postupka za određivanje horizontalnog ekstraterestričkog zračenja

Proračun ukupne insolacije na solarni kolektor pri vedrom danu na osnovu ekstraterestričke iradijacije (Clear day model) l Ukupna iradijacija na solarni kolektor:

l Ekstraterestrička iradijansa l Direktna komponenta iradijacije na površini Zemlje: gde τg, τo, τw τr i τa uvažavaju apsorpciju zračenja zbog prisustva stalnih gasova, ozona, vodene pare, Rayleigh-jevo rasejanje i rasejanje usled arerosoli, gde su δr koeficijent Rayliegh-jevog rasejanja, TLK Linke-ov faktor mutnosti l Beer-Lambert-Bouguer-ov zakon:

Slika 15: Ekstraterestrička iradijansa i prividno ekstraterestričko zračenje Slika 16: Promena optičke debljine u toku godine

l Direktna komponenta iradijanse na solarni kolektor koji je postavljen pod nagibnim uglom Σ i azimutnim uglom Slika 17: Incidentni ugao Sunčevog zračenja na solarni kolektor

l Direktna komponenta iradijanse na horizontalnu površinu (Σ=0): l Direktna komponenta iradijanse na kolektor (Σ≠ 0): gde RB predstavlja faktor kosine l Direktna komponenta iradijanse na vertikalnu površinu (Σ=900):

l Difuzna komponenta zračenja na horizontalnu površinu: Slika 20: Promena difuzne konstante u toku godine l Izotropsko difuzno zračenje: difuzno zračenje koje dolazi ravnomerno iz svih pravaca

l Proračun difuzne komponente iradijanse na solarni kolektor u sfernom koordinatnom sistemu

l Proračun difuzne komponente iradijanse na solarni kolektor u cilindričnom koordinatnom sistemu l Anizotropski modeli uvažavaju oblasti na nebeskoj hemisferi sa povećanim intenzitetom difuznog zračenja: u okolini sunčevog diska (cirkumsolarno zračenje) i blizu linije horizonta.

l Proračun reflektovane komponente iradijanse na solarni kolektor u sfernom koordinatnom sistemu

l Proračun reflektovane komponente iradijanse na solarni kolektor u cilindričnom koordinatnom sistemu Slika 22: Reflektovano zračenje na solarni kolektor

Tabela 1: Koeficijent refleksije za različite vrste podloge Podloga sneg listopadna šuma četinarska šuma trava žitarice suva zemlja vlažna zemlja suv pesak vlažan pesak asfalt beton Koeficijent refleksije 0, 4÷ 0, 85 0, 15÷ 0, 18 0. 08÷ 0, 15 0, 1÷ 0, 25 0, 15÷ 0, 25 0, 2÷ 0, 35 0, 05÷ 0, 15 0, 35÷ 0, 45 0, 2÷ 0, 3 0, 04÷ 0, 12 0, 35÷ 0, 55

Slika 20: Horizontalna iradijacija u solarno podne i njene komponente izračunate na osnovu modela za vedre dane i na osnovu rezultata merenja iradijacije Slika 21: Horizontalna iradijacija u solarno podne i njene komponente na osnovu modela za vedre dane za podneblje Srbije i na osnovu rezultata merenja iradijacije

l Ukupna iradijacija na solarni kolektor: l Izračunavanje insolacije na solarni kolektor:

Optimalni nagibni i azimutni uglovi fiksno postavljenih kolektora na osnovu modela za vedre dane l Približan postupak određivanja nagibnog i azimutnog ugla: l Postupak određivanja nagibnog i azimutnog ugla na osnovu optimizacije godišnje insolacije ukupnog zračenja: l Za Srbiju (prema modelu za vedre dane), na godišnjem nivou: Σopt=37, 50

Solarni kolektori sa sistemima za optimalno praćenje Sunca

l Sistemi za praćenje sunca po dve ose l Incidentni ugao Sunčevog zračenja na solarni kolektor: l Komponente iradijanse na solarni kolektor: l Uz uvažavanje difuznog i reflektovanog zračenja:

l Sistem za rotaciju kolektora oko horizontalne ose u pravcu istok-zapad l Sistem za rotaciju kolektora oko horizontalne ose u pravcu sever-jug

l Sistem za rotaciju kolektora oko nagnute ose u pravcu sever-jug (polarni sistem za praćenje sunca) Nagib ose rotacije je jednak latitidnom uglu L (geografskoj širini) l Incidentni ugao zračenja na solarni kolektor u solarno podne je: l l Nagibni ugao kolektora:

l Nagibni ugao kolektora: l Komponente iradijanse na solarni kolektor:

l l Sistem za rotaciju kolektora oko vertikalne ose Komponente iradijanse na solarni kolektor:

l Uporedna analiza kolektora sa različitim sistemima za optimalno praćenje Sunca Slika 24: Krive iradijacije na kolektor za letnji dan za slučaj optimalne fiksne orijentacije i nagiba kolektora, kao i za slučajeve kada je kolektor opremljen različitim sistemima za praćenje sunca

Slika 24: Krive iradijacije na kolektor za zimski dan za slučaj optimalne fiksne orijentacije i nagiba kolektora, kao i za slučajeve kada je kolektor opremljen različitim sistemima za praćenje sunca

Proračun insolacije na osnovu merenja u realnim uslovima l Senzori za merenje solarne iradijacije: - piranometar (pyranometer) - pirheliometar (pyrheliometer) Slika 26: Termoelektrični crno-beli piranometar i Li-Cor sillicon cell piranometar

Slika 27: Piranometar sa obručem i stanica za merenje solarne iradijacije Slika 28: Pirheliometer sa sistemom za dvoosno praćenje Sunca

l Ukupna srednja horizontalna insolacija: l Indeks vedrosti (čistoće): - srednja dnevna horizontalna insolacija na površini Zemlje - srednja dnevna horizontalna insolacija ekstraterestričkog zračenja l Satni ugao zalaska Sunca

Slika 28: Vrednosti indeksa vedrine za januar i maj 2009. godine u Beogradu

l Dekompozicija ukupne horizontalne insolacije na direktnu i difuzionu komponentu (Liu-Jordan-ova formula): l Difuziona i reflektovana komponenta insolacije: l Direktna komponenta iradijacije na horizontalnu površinu izražena preko direktne iradijacije IB l Direktna komponenta iradijacije solarni kolektor izražena preko faktora kosine RB

l Srednji faktor kosine: l Satni ugao pri poslednjem obasjavanju kolektora pri zalasku sunca: l Direktna komponenta insolacije na solarni kolektor: l Ukupna srednja insolacija na površini solarnog kolektora:

Slika 29: Zavisnost direktne komponente iradijacije od oblačnosti (jun 2009) Slika 30: Zavisnost difuzione komponente iradijacije od oblačnosti (decembar 2009)