Günəş tükənməz, ekoloji cəhətdən təhlükəsiz və ucuz enerji mənbəyidir. Mütəxəssislərin fikrincə, bir həftə ərzində Yer səthinə çatan günəş enerjisinin miqdarı dünyanın bütün neft, qaz, kömür və uran ehtiyatlarının enerjisindən artıqdır 1 . Akademik ZH.İ. Alferov, “bəşəriyyətin etibarlı təbii termonüvə reaktoru var - Günəş. Bu, Zh-2 sinifinin ulduzudur, çox ortadır, Qalaktikada 150 milyarda qədər var. Ancaq bu, bizim ulduzumuzdur və Yerə nəhəng güclər göndərir, onların çevrilməsi bizə yüz illər boyu bəşəriyyətin demək olar ki, istənilən enerji tələbatını ödəməyə imkan verir”. Üstəlik, günəş enerjisi “təmizdir” və planetin ekologiyasına mənfi təsir göstərmir 2 .
Əhəmiyyətli bir məqam, günəş batareyalarının istehsalı üçün xammalın ən çox yayılmış elementlərdən biri - silikon olmasıdır. Yer qabığında silisium oksigendən sonra ikinci elementdir (kütləvi olaraq 29,5%) 3 . Bir çox alimlərin fikrincə, silikon “iyirmi birinci əsrin neftidir”: 30 il ərzində fotoelektrik qurğuda bir kiloqram silisium istilik elektrik stansiyasında 75 ton neft istehsal etdiyi qədər elektrik enerjisi istehsal edir.
Bununla belə, bəzi ekspertlər hesab edirlər ki, günəş enerjisini ekoloji cəhətdən təmiz adlandırmaq olmaz, çünki fotovoltaiklər üçün təmiz silisium istehsalı çox “çirkli” və çox enerji tutumlu istehsaldır. Bununla yanaşı, günəş elektrik stansiyalarının tikintisi ərazi baxımından su elektrik anbarları ilə müqayisə oluna bilən geniş torpaq sahələrinin ayrılmasını tələb edir. Günəş enerjisinin digər çatışmazlığı, mütəxəssislərin fikrincə, yüksək dəyişkənlikdir. Elementləri günəş elektrik stansiyaları olan enerji sisteminin səmərəli fəaliyyətinin təmin edilməsi aşağıdakı şərtlərlə mümkündür:
- gecə və ya buludlu günlərdə qoşula bilən ənənəvi enerji daşıyıcılarından istifadə edərək əhəmiyyətli ehtiyat güclərinin olması;
- elektrik şəbəkələrinin genişmiqyaslı və bahalı modernləşdirilməsinin aparılması 4 .
Bu çatışmazlığa baxmayaraq, dünyada günəş enerjisi öz inkişafını davam etdirir. Əvvəla, nəzərə alsaq ki, radiasiya enerjisi ucuzlaşacaq və bir neçə ildən sonra neft və qaza ciddi rəqib olacaq.
Hal-hazırda dünyada var fotovoltaik qurğular, günəş enerjisinin birbaşa çevrilmə üsulu əsasında elektrik enerjisinə çevrilməsi və termodinamik qurğular, burada günəş enerjisi əvvəlcə istiliyə çevrilir, sonra istilik mühərrikinin termodinamik dövrəsində mexaniki enerjiyə, generatorda isə elektrik enerjisinə çevrilir.
Günəş batareyaları enerji mənbəyi kimi istifadə edilə bilər:
- sənayedə (aviasiya sənayesi, avtomobil sənayesi və s.),
- kənd təsərrüfatında,
- məişət sektorunda,
- tikinti sənayesində (məsələn, eko-evlər),
- günəş elektrik stansiyalarında,
- avtonom videomüşahidə sistemlərində,
- avtonom işıqlandırma sistemlərində,
- kosmik sənayedə.
Enerji Strategiya İnstitutunun məlumatına görə, Rusiyada günəş enerjisinin nəzəri potensialı 2300 milyard tondan çox standart yanacaq, iqtisadi potensial 12,5 milyon ton yanacaq ekvivalentidir. Üç gün ərzində Rusiya ərazisinə daxil olan günəş enerjisinin potensialı ölkəmizdə bütün illik elektrik enerjisi istehsalının enerjisindən çoxdur.
Rusiyanın yerləşdiyi yerə görə (şimal eni 41 ilə 82 dərəcə arasında) günəş radiasiyasının səviyyəsi əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir: ucqar şimal rayonlarında ildə 810 kVt/m2-dən cənub bölgələrində ildə 1400 kVt/m2-ə qədər. Böyük mövsümi dalğalanmalar günəş radiasiyasının səviyyəsinə də təsir göstərir: 55 dərəcə enində, yanvarda günəş radiasiyası 1,69 kVt/m 2, iyulda isə gündə 11,41 kVt/m 2 təşkil edir.
Günəş enerjisinin potensialı cənub-qərbdə (Şimali Qafqaz, Qara və Xəzər dənizləri regionu) və Cənubi Sibir və Uzaq Şərqdə ən böyükdür.
Günəş enerjisindən istifadə baxımından ən perspektivli regionlar: Kalmıkiya, Stavropol diyarı, Rostov vilayəti, Krasnodar diyarı, Volqoqrad vilayəti, Həştərxan vilayəti və cənub-qərbdəki digər bölgələr, Altay, Primorye, Çita vilayəti, Buryatiya və cənub-şərqdəki digər bölgələr . Üstəlik, Qərbi və Şərqi Sibirin və Uzaq Şərqin bəzi əraziləri cənub bölgələrində günəş radiasiyasının səviyyəsini üstələyir. Belə ki, məsələn, İrkutskda (şimal eni 52 dərəcə) günəş radiasiyasının səviyyəsi 1340 kVt/m2-ə çatırsa, Yakutiya-Saxa Respublikasında (şimal eni 62 dərəcə) bu rəqəm 1290 kVt/m2-dir. 5
Hazırda Rusiya günəş enerjisini elektrik enerjisinə çevirmək üçün qabaqcıl texnologiyalara malikdir. Fotoelektrik çeviricilərin texnologiyasını inkişaf etdirən və təkmilləşdirən bir sıra müəssisə və təşkilatlar var: həm silisiumda, həm də çoxqovşaqlı strukturlarda. Günəş elektrik stansiyaları üçün konsentrasiya sistemlərinin istifadəsində bir sıra inkişaflar var.
Rusiyada günəş enerjisinin inkişafının dəstəklənməsi üçün qanunvericilik bazası ilkin mərhələdədir. Bununla belə, ilk addımlar artıq atılıb:
- 3 iyul 2008-ci il: “Bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadə əsasında fəaliyyət göstərən generasiya obyektinin ixtisas dərəcəsi haqqında” 426 nömrəli Hökumət qərarı;
- 8 yanvar 2009-cu il: Rusiya Federasiyası Hökumətinin N 1-r "Bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadə əsasında elektrik enerjisi sənayesinin enerji səmərəliliyinin artırılması sahəsində dövlət siyasətinin əsas istiqamətləri haqqında" Fərmanı. 2020-ci ilə qədər"
Hədəflər 2015 və 2020-ci illərdə Rusiya enerji balansının ümumi səviyyəsində RES payının müvafiq olaraq 2,5% və 4,5% -ə çatdırılması təsdiq edilmişdir.
Müxtəlif hesablamalara görə, hazırda Rusiyada istifadəyə verilmiş günəş enerjisi istehsal gücünün ümumi həcmi 5 MVt-dan çox deyil, bunun da çoxu ev təsərrüfatlarının payına düşür. Rusiyanın günəş sənayesində ən böyük sənaye obyekti 2010-cu ildə Belqorod vilayətində istifadəyə verilmiş 100 kVt gücündə günəş elektrik stansiyasıdır (müqayisə üçün qeyd edək ki, dünyanın ən böyük günəş elektrik stansiyası Kanadada 80 000 kVt gücündə yerləşir).
Hazırda Rusiyada iki layihə həyata keçirilir: Stavropol diyarında (gücü - 12 MVt) və Dağıstan Respublikasında (10 MVt) günəş parklarının tikintisi 7 . Bərpa olunan enerjiyə dəstəyin olmamasına baxmayaraq, bir sıra şirkətlər günəş enerjisi sahəsində kiçik layihələr həyata keçirir. Məsələn, "Saxaenergo" Yakutiyada 10 kVt gücündə kiçik bir stansiya qurdu.
Moskvada kiçik qurğular var: Leontievski zolağında və Miçurinski prospektində bir neçə evin girişləri və həyətləri günəş modullarının köməyi ilə işıqlandırılır ki, bu da işıqlandırma xərclərini 25% azaldır. Timiryazevskaya küçəsində avtobus dayanacaqlarından birinin damında istinad-informasiya daşıma sistemini və Wi-Fi-ı təmin edən günəş panelləri quraşdırılıb.
Rusiyada günəş enerjisinin inkişafı bir sıra amillərlə bağlıdır:
1) iqlim şəraiti: bu amil yalnız şəbəkə paritetinə çatma ilinə deyil, həm də müəyyən bir bölgə üçün ən uyğun olan günəş quraşdırma texnologiyasının seçiminə təsir göstərir;
2)dövlət dəstəyi: günəş enerjisi üçün qanuni olaraq müəyyən edilmiş iqtisadi təşviqlərin olması vacibdir
onun inkişafı. Bir sıra Avropa ölkələrində və ABŞ-da uğurla istifadə olunan dövlət dəstəyi növləri arasında bunları ayırd etmək olar: günəş elektrik stansiyaları üçün əlavə tarif, günəş elektrik stansiyalarının tikintisinə subsidiyalar, vergi güzəştlərinin müxtəlif variantları, günəş qurğularının alınması üçün kreditlərə xidmət xərclərinin bir hissəsinin kompensasiyası;
3)SFEU dəyəri (günəş fotovoltaik qurğuları): Bu gün günəş elektrik stansiyaları istifadə olunan ən bahalı elektrik enerjisi istehsal texnologiyalarından biridir. Bununla belə, istehsal olunan 1 kVt/saat elektrik enerjisinin dəyəri azaldıqca, günəş enerjisi rəqabətədavamlı olur. SPPM-ə tələbat SPPM-nin quraşdırılmış gücünün 1 Vt dəyərinin azalmasından asılıdır (2010-cu ildə ~ 3000 ABŞ dolları). Xərclərin azaldılması səmərəliliyin artırılması, texnoloji xərclərin azaldılması və istehsalın rentabelliyinin azaldılması (rəqabətin təsiri) hesabına əldə edilir. 1 kVt gücün dəyərinin azaldılması potensialı texnologiyadan asılıdır və ildə 5% -dən 15% -ə qədərdir;
4) ekoloji standartlar: günəş enerjisi bazarına Kyoto Protokoluna mümkün yenidən baxılması səbəbindən ekoloji qaydaların sərtləşdirilməsi (məhdudiyyətlər və cərimələr) müsbət təsir göstərə bilər. Emissiya ehtiyatlarının satışı mexanizmlərinin təkmilləşdirilməsi SFE bazarı üçün yeni iqtisadi təkan verə bilər;
5) elektrik enerjisinə tələb və təklif balansı: generasiya və elektrik şəbəkələrinin tikintisi və yenidən qurulması üzrə mövcud iddialı planların həyata keçirilməsi
sənaye islahatı zamanı RAO "UES of Russia"-dan ayrılan şirkətlərin gücü elektrik enerjisi təchizatını əhəmiyyətli dərəcədə artıracaq və qiymətə təzyiqi artıra bilər.
topdansatış bazarında. Bununla belə, köhnə gücün ləğvi və tələbin eyni vaxtda artması qiymətin artmasına səbəb olacaq;
6)texnoloji əlaqə ilə bağlı problemlərin olması: mərkəzləşdirilmiş enerji təchizatı sisteminə texnoloji qoşulma üçün ərizələrin yerinə yetirilməsində gecikmələr alternativ enerji mənbələrinə, o cümlədən SFEU-ya keçid üçün stimuldur. Bu cür gecikmələr həm potensialın obyektiv çatışmazlığı, həm də şəbəkə şirkətləri tərəfindən texnoloji əlaqənin təşkilinin səmərəsizliyi və ya texnoloji əlaqənin tarifdən maliyyələşdirilməsinin olmaması ilə müəyyən edilir;
7) yerli hökumət təşəbbüsləri: regional və bələdiyyə hökumətləri günəş enerjisinin və ya daha çox, bərpa olunan/qeyri-ənənəvi enerji mənbələrinin inkişafı üçün öz proqramlarını həyata keçirə bilərlər. Bu gün belə proqramlar artıq Krasnoyarsk və Krasnodar ərazilərində, Buryatiya Respublikasında və s. həyata keçirilir;
8) öz istehsalının inkişafı: SFEU-nun Rusiya istehsalı Rusiyanın günəş enerjisi istehlakının inkişafına müsbət təsir göstərə bilər. Birincisi, öz istehsalı sayəsində əhalinin günəş texnologiyalarının mövcudluğu və onların populyarlığı haqqında ümumi məlumatı artır. İkincisi, son istifadəçilər üçün SFEM-in dəyəri paylama zəncirinin aralıq halqalarını azaltmaqla və nəqliyyat komponentini 8 azaltmaqla azalır.
6 http://www.ng.ru/energy/2011-10-11/9_sun_energy.html7 Təşkilatçısı Hevel MMC-dir, təsisçiləri Renova Şirkətlər Qrupu (51%) və Dövlət Korporasiyası Rusiya Nanotexnologiyalar Korporasiyasıdır (49%).
Yerdəki enerjinin demək olar ki, hamısı günəşdən gəlir. Onsuz Yer soyuq və cansız olardı. Bitkilər ehtiyac duyduqları enerjini aldığı üçün böyüyür. Günəş küləkdən məsuldur və hətta fosil yanacaqlar milyonlarla il əvvəl yığılmış ulduzumuzun enerjisidir. Bəs əslində ondan nə qədər enerji gəlir?
Yəqin ki, bildiyiniz kimi, onun nüvəsində temperatur və təzyiq o qədər yüksəkdir ki, hidrogen atomları helium atomlarına birləşir.
Günəş radiasiyası
Bu birləşmə reaksiyası nəticəsində ulduz 386 milyard meqavat enerji istehsal edir. Onun böyük hissəsi kosmosa şüalanır. Buna görə də biz Yerdən onlarla və yüzlərlə işıq ili uzaqda olan ulduzları görürük. Günəşin radiasiya gücü kvadrat metrə 1,366 kilovatdır. Təxminən 89.000 terawatt atmosferdən keçərək Yer səthinə çatır. Məlum oldu ki, onun Yerdəki enerjisi təxminən 89.000 terawattdır! Sadəcə müqayisə üçün deyim ki, hər bir insanın ümumi istehlakı 15 teravattdır.
Beləliklə, Günəş insanların istehsal etdiyi enerjidən 5900 dəfə çox enerji verir. Sadəcə olaraq ondan istifadə etməyi öyrənməliyik.
Ulduzdan gələn radiasiyadan istifadə etməyin ən təsirli yolu günəş batareyalarıdır. Beləliklə, bu, fotonların elektrikə çevrilməsidir. Ancaq enerji külək yaradır, bu da generatorları işə salır. Günəş bioyanacaq hazırlamaq üçün istifadə etdiyimiz məhsulların yetişdirilməsinə kömək edir. Və dediyimiz kimi, neft və kömür kimi qalıq yanacaqlar milyonlarla il ərzində bitkilər tərəfindən toplanan konsentrat günəş radiasiyasıdır.
Günəşin radiasiyasının gücü və Yerdəki enerjinin istifadəsi
Günəşin radiasiya gücü kvadrat metrə 1,366 kilovatdır. Məlum olub ki, onun Yerdəki enerjisi təxminən 89.000 terawattdır.
Günəş:
ƏN BÖYÜK VƏ ƏN SƏxavətli ENERJİ MƏNBƏBİMİZ
Günəş Yerdəki bütün həyatın mənbəyi və bizim ən vacib enerji mənbəyimizdir. Bu, inanılmaz bir enerji dəstidir. Günəşin səthindən yayılan və dünyaya dəyən enerji bugünkü qlobal enerji tələbatından təxminən 10.000 dəfə çoxdur. Bununla belə, Günəşdən çıxan enerjinin istifadə edilə bilən hissəsi hələ də çox kiçikdir.
Günəş radiasiyasının maksimum gücü yer səthinin hər kvadrat metrinə 1000 vattdır:
aydın mavi səma
Ümumi radiasiya gücü və ya sözdə qlobal radiasiya birbaşa və səpələnmiş radiasiyanın cəmidir. Bu radiasiya növlərini ayırd etmək vacibdir, çünki. müasir günəş qurğuları müxtəlif radiasiya üçün nəzərdə tutulmuşdur. Məsələn, suyun qızdırılması üçün nəzərdə tutulmuş termal günəş qurğuları həm birbaşa, həm də diffuz günəş radiasiyasından istifadə edir. Onlar radiasiya enerjisini hətta buludlu havada da istiliyə çevirirlər.
Üstündə qrafik Almaniyanın Karlsrue şəhərində orta ümumi radiasiyanın illik dalğalanmalarını göstərir
GÜNƏŞ ŞUALARI NECƏ ELEKTRİK CARAYINA DÖNÜR: FOTOVOLTAİK SİSTEMİ HAQQINDA MƏLUMAT
« Fotovoltaik"- sözdə istifadə edərək günəş radiasiyasının elektrik cərəyanına birbaşa çevrilməsi üçün xüsusi bir termin. günəş panelləri (fotovoltaik quraşdırma). İndi onlar demək olar ki, qeyri-məhdud miqdarda mövcud olan kvars qumundan əldə edilən bir material olan silisiumdan hazırlanır.
Günəş panelləri müxtəlif növ silikondan hazırlanır:
Günəş duman, buludluluq şəraitində parlayırsa və ya üfüqdən aşağıdırsa, o zaman "yarı gücdə" parlayır, yəni günəş batareyası da öz performansının yalnız yarısını işləyir. Fotovoltaik qurğu perpendikulyar şüalanma ilə ən yüksək effektivliyə nail olur. Sabit quraşdırılmış quraşdırma, mümkünsə, 30 ° bucaq altında və cənuba yönəldilməlidir.
FOTOVOLTAİK QURULUŞLAR: ŞƏBƏKƏLİ VƏ YA ŞƏBƏKƏLİ
İctimai şəbəkəyə cərəyan verən fotovoltaik sistemlər, günəş panelləri tərəfindən istehsal olunan birbaşa cərəyanı alternativ cərəyana çevirən və şəbəkəyə qidalandıran bir çevirici vasitəsilə ona qoşulur.
Fotovoltaik qurğuların nominal gücü vatt pikində göstərilir. Nominal gücü 1 kilovat pik olan şəbəkəyə qoşulmuş qurğunun sahəsi təxminən 10 kvadratmetrdir və quraşdırma daxil olmaqla təxminən 10.000 avroya başa gəlir. Belə bir qurğu ildə təxminən 900 kilovat-saat elektrik enerjisi istehsal edə bilər. Müqayisə üçün qeyd edək ki, 3 nəfərdən ibarət bir ailə ildə orta hesabla 3000 kilovat-saat enerji istehlak edir.
Avtonom fotovoltaik qurğular sözdə "ada rejimində" işləmək, yəni. onlar ictimai elektrik şəbəkəsinə qoşulmayıblar. Onlar günəş işığının az olması və gecə işləməsi üçün enerji saxlamaq üçün təkrar doldurulan batareya tələb edir. Günəş generatorunun ölçüsü cari istehlak rejimindən və batareyanın tutumundan asılıdır və o, xüsusi günəş batareyası olmalıdır. Müstəqil qurğuların istifadəsi yalnız ictimai şəbəkəyə qoşulma mümkün olmadıqda və ya belə bir əlaqənin dəyəri quraşdırmanın özünün dəyərindən xeyli artıq olduqda məna kəsb edir.
XÜSUSİYYƏTLİ FAYDALI: GÜNƏŞ ENERJİSİ İLƏ SUYUN İSTİLƏNMƏSİ MANIFOLDLAR
Günəş istilik qurğularının köməyi ilə bizim enliklərdəki günəş enerjisi suyu qızdırmaq və istilik sisteminə kömək etmək üçün səmərəli istifadə edilə bilər. Yaxşı kollektorlar və düzgün ölçülü quraşdırma, ətraf mühitə və enerjiyə qənaət etməklə yanaşı, illik istilik tələbatınızın 25%-ə qədərini günəş enerjisi ilə ödəyə bilər.
Günəş istiliyi suyu qızdırmaq üçün tutulur düz kollektorlar və ya vakuum borusu kollektorları. Günəş kollektorları və evdə ayrıca isti su anbarı arasında günəş şüaları ilə qızdırılan antifrizli bir maye dövr edir. Bu istilik daha sonra istilik dəyişdiricisi vasitəsilə suya ötürülür. Buludlu günlərdə məişət suyu istilik qazanı ilə qızdırılır.
Suyun istiləşməsi üçün 1,3 kvadratmetr kifayətdir. adam başına m kollektor sahəsi. Mütəxəssislər hesabladılar ki, suyun temperaturu 50 o olan su anbarının həcmi adambaşına 80 litr, lakin 300 litrdən az olmamalıdır.
KOMBİNE GÜNƏŞ QURULUŞLARI İSTİLƏN SU VƏ YÜKLƏNMİŞ İSTİLİK SİSTEMLERİ
Yalnız məişət suyunu qızdıran günəş qurğularının sayı artıq kifayət qədər çoxdur. Həm məişət ehtiyacları üçün suyu qızdıran, həm də isitmədə iştirak edən kombinə edilmiş günəş qurğuları yeni, daha mütərəqqi və səmərəli həlldir. Yaz və payızda bu cür qurğular yerin istiləşməsinə əhəmiyyətli töhfə verə bilər və istilik sistemini boşalta bilər. Bir və ya iki ailə üçün evlər üçün kollektor səthi 8 ilə 15 kvadratmetr arasında olan birləşdirilmiş qurğular praktikada özünü yaxşı göstərdi. m və birləşmiş sürücü ilə - məişət suyunun istiləşməsi və istilik üçün su təchizatı yaratmaq üçün - 500 ilə 1000 litr tutumlu.
Bərpa olunan enerji mənbələri - Solntse-ZAO Mogilev Texnoloji Parkı
Günəş: ƏN BÖYÜK VƏ ƏN ƏSIL ENERJİ MƏNBƏBİMİZ Günəş Yerdəki bütün həyatın mənbəyi və bizim ən mühüm enerji mənbəyimizdir. Bu, inanılmaz bir enerji dəstidir. Enerji,
Hər kvadrat metrə düşən günəş enerjisi
Günəş planetimizdəki bütün enerjinin 99,98%-ni təşkil edir (qalanı geotermal enerjidir). Günəş hidrogen (71%), helium (27%) və bərk maddədən (2%) ibarətdir. Nüvənin yaxınlığındakı temperatur təqribən 16.000.000 dərəcə, onun səthində, fotosferdə isə təxminən 5770 K-dir. Günəşin yaydığı enerjinin gücü
Onun səthinin hər kvadratmetrindən 63 MVt, cəmi təxminən 3,72 x 1020 MVt.
Günəş enerjisi axınının SI vahidi kvadrat metr üçün vattdır (W/m2). Yerdən Günəşə orta məsafədə - 150.000.000 km - Yer atmosferinə çatan günəş radiasiyasının enerji sıxlığı orta hesabla 1,367 kVt / m 2 təşkil edir. Bu dəyər günəş sabiti adlanır. Günəşin daxilində və onun səthində baş verən müxtəlif proseslər (günəş ləkələri və alovlanma) bu dəyərdə dalğalanmalara səbəb olur, lakin onlar 0,1%-i keçmir.
Yerdən Günəşə olan məsafə onun Yerin orbitinin elliptikliyinə görə dəyişir, ona görə də atmosferin yuxarı hissəsindəki günəş radiasiyası yanvarın 4-də (Yer Günəşə ən yaxın olduqda, perihelionda) 6,6% daha çox olur. iyulun 4-nə nisbətən (Yer Günəşdən ən uzaqda olanda).Günəş, afelionda). Yerin fırlanma oxu ekliptika müstəvisinə 23,5 dərəcə meyl etdiyi üçün bu tarixlər qış və yay gündönümü tarixləri ilə üst-üstə düşmür.
Günəşlə Yer arasındakı məsafə böyük olduğuna görə atmosferin yuxarı sərhədinə çatan günəş radiasiyası, demək olar ki, paralel şüalar şəklində düşür. Bu radiasiyaya ultrabənövşəyi radiasiya (UV), görünən işıq və yaxın infraqırmızı şüalanma (NIR) daxildir. Maksimum radiasiya intensivliyi görünən spektrə - dalğa uzunluğu 400 ilə 800 nm arasında olan radiasiyaya düşür. Günəşdən gələn ultrabənövşəyi və infraqırmızı şüaların intensivliyi çox aşağıdır, lakin Yer günəş radiasiyası ilə qızdırıldıqda o, yaxın və uzaq infraqırmızı şüalar buraxır, bu da öz növbəsində atmosferdəki qazlar, hissəciklər və buludlar tərəfindən udulur və əks olunur. .
Atmosferdən keçərkən günəş radiasiyasının bir hissəsi Yer səthinə çatır, bir hissəsi isə qaz molekulları, aerozol hissəcikləri, su damcıları və buz kristalları ilə səpələnir. Qazların və aerozolların molekulları radiasiyanın udulmasının çox hissəsinə cavabdehdir. Günəş radiasiyasının su damcılarına və buz kristallarına səpilməsi bütün spektral diapazonda baş verir. Molekullar əsasən qısa dalğa uzunluqlu radiasiyanı, aerozollar isə daha uzun olanları yayırlar.
düyü. 2. Radiasiya spektrinin bölmələri. Mavi uzun dalğa UV, sarı orta dalğa UV, ağ görünən işığı, krem yaxın infraqırmızı, çəhrayı isə uzaq infraqırmızı göstərir. Mavi xətt yer səthində günəş radiasiyasını, qara xətt insan gözünün həssaslığını, yaşıl xətt tipik fotoelementin spektral həssaslığını, qırmızı xətt şüşə günbəz piranometrinin həssaslığını, çəhrayı xətt isə pirgeometrin həssaslığını göstərir. Müqayisə üçün, hər şey şərti maksimum 1.0-a endirilir.
Bu proseslər əsasən yer səthinə çatan radiasiya spektrinə təsir göstərir. Günəş birbaşa yuxarıda olduqda, atmosferin optik kütləsi minimaldır və tərifinə görə, bu sahə üçün atmosfer kütləsi 1,0-dır. Günəş üfüqə enəndə atmosferin optik kütləsi təxminən 11 dəfə artır və onun günəş radiasiyasının udulması və səpilməsinə təsiri xeyli artır.
Bu proseslərin bəzilərini müşahidə etmək asandır. Atmosfer molekulları qısa və daha uzun dalğalardan daha güclü dalğalar səpələyir - Rayleigh səpilməsi. Buna görə də, Günəş yüksək olduqda, səma mavi görünür. Günəş üfüqə yaxın olduqda, atmosferin qalın təbəqəsindən keçən qısa dalğalar tamamilə səpələnir, səhər və axşam səma qırmızı görünür.
Buludsuz bir gündə yerli günorta saatlarında yer səthinə çatan günəş enerjisi axını enlikdən, uzunluqdan, yüksəklikdən və ilin vaxtından asılı olaraq adətən 700 ilə 1300 Vt/m2 arasında olur.
Yer səthində günəş radiasiyasının müşahidələri iki dalğa uzunluğu diapazonunda aparılır: dalğa uzunluğu 300-dən 4000 nm-ə qədər olan qısa dalğalı radiasiya və uzun dalğalı radiasiya - 4500 nm-dən (4,5 mikron) 40 mikrona qədər. Qısa dalğalı radiasiyaya ultrabənövşəyi, görünən və yaxın infraqırmızı şüalar daxildir.
Yer səthinə çatan günəş radiasiyasının bir hissəsi ondan əks olunur, digər hissəsi isə udulur. Qar və buzun əks etdirmə qabiliyyəti yüksəkdir (albedo), qaranlıq və/və ya qeyri-bərabər səthlər isə daha aşağıdır. Yerin səthi tərəfindən udulan radiasiyanın bir hissəsi yaxın (infraqırmızı) diapazonda atmosferə geri qaytarılır. Atmosferdəki karbon qazı (CO 2), metan (CH 4) və su buxarı (H 2 O) bu radiasiyanı, isitməni, öz növbəsində, yer atmosferini udmağa qadirdir. Bu, "istixana effekti" adlanan hadisədir. Ümumiyyətlə, bir tarazlıq var: Yer kosmosa qaytardığı qədər günəş radiasiyasını alır. Əks halda, Yer kürəsi isinəcək və ya soyuyacaq.
ATTEX-dən MTP-5 meteoroloji avadanlığı, Kipp & Zonen-dən aktinometrik sensorlar
NPO ATTEH meteoroloji avadanlıq təklif edir - temperatur profilləri MTP-5 (MTP-5), Kipp & Zonen aktinometrik sensorlar
Günəş batareyası günəş enerjisini elektrik enerjisinə çevirən və elektrodlardan istifadə edərək onu digər çevirici cihazlara ötürən bir sıra günəş modullarıdır. Sonuncu, məişət elektrik cihazlarının qəbul edə bildiyi birbaşa cərəyandan alternativ cərəyan yaratmaq üçün lazımdır. Günəş enerjisi fotosellər tərəfindən qəbul edildikdə və foton enerjisi elektrik cərəyanına çevrildikdə birbaşa cərəyan əldə edilir.
Fotoselə neçə fotonun vurması günəş batareyasının nə qədər enerji verdiyini müəyyənləşdirir. Bu səbəbdən, batareyanın işinə yalnız fotoselin materialı deyil, həm də ildə günəşli günlərin sayı, günəş işığının batareyaya düşmə bucağı və insanın nəzarətindən kənar digər amillər təsir edir.
Günəş panelinin nə qədər enerji istehsal etdiyinə təsir edən aspektlər
Əvvəla, günəş panellərinin performansı istehsal materialından və istehsal texnologiyasından asılıdır. Bazarda olanlardan 5 ilə 22% arasında performansa malik batareyaları tapa bilərsiniz. Bütün günəş hüceyrələri silikon və filmə bölünür.
Silikon modulun performansı:
- Monokristal silikon panellər - 22% -ə qədər.
- Polikristal panellər - 18% -ə qədər.
- Amorf (çevik) - 5% -ə qədər.
Film modulunun performansı:
- Kadmium tellurid əsasında - 12% -ə qədər.
- Meli-indium-qallium selenid əsasında - 20% -ə qədər.
- Polimer əsasında - 5% -ə qədər.
Qarışıq tipli panellər də var ki, bunlar bir növün üstünlükləri ilə digərinin çatışmazlıqlarını örtməyə imkan verir və bununla da modulun səmərəliliyini artırır.
İldə aydın günlərin sayı da günəş batareyasının nə qədər enerji verdiyinə təsir göstərir. Məlumdur ki, əgər sizin ərazinizdə günəş tam gün ərzində ildə 200 gündən az görünürsə, o zaman günəş panellərinin quraşdırılması və istifadəsi çətin ki, sərfəlidir.
Bundan əlavə, panellərin səmərəliliyi batareyanın istilik temperaturundan da təsirlənir. Beləliklə, 1̊С ilə qızdırıldıqda, performans müvafiq olaraq 0,5% azalır, 10̊С ilə qızdırıldıqda, səmərəliliyimiz yarıya endirilir. Belə problemlərin qarşısını almaq üçün soyutma sistemləri quraşdırılır ki, bu da enerji sərfiyyatını tələb edir.
Gün ərzində yüksək performansı qorumaq üçün günəş panellərində şüaları düzgün bucaq altında saxlamağa kömək edən günəş izləmə sistemləri quraşdırılır. Ancaq bu sistemlər kifayət qədər bahalıdır, batareyaların özlərini qeyd etməmək lazımdır, buna görə də hər kəs evini elektrik enerjisi ilə təmin etmək üçün onları quraşdıra bilməz.
Günəş batareyasının nə qədər enerji yaratdığı da quraşdırılmış modulların ümumi sahəsindən asılıdır, çünki hər bir fotosel məhdud miqdarda qəbul edə bilər.
Günəş panelinin evinizə nə qədər enerji verdiyini necə hesablamaq olar?
Günəş panelləri alarkən nəzərə alınmalı olan yuxarıdakı məqamlara əsaslanaraq, bir modulun nə qədər enerji istehsal edəcəyini hesablaya biləcəyimiz sadə bir düstur əldə edə bilərik.
Tutaq ki, siz 2 m2 sahəsi olan ən məhsuldar modullardan birini seçmisiniz. Tipik bir günəşli gündə günəş enerjisinin miqdarı m2 üçün təxminən 1000 vattdır. Nəticədə aşağıdakı düsturu alırıq: günəş enerjisi (1000 Vt / m2) × məhsuldarlıq (20%) × modul sahəsi (2 m2) = güc (400 Vt).
Axşam və buludlu bir gündə batareyanın nə qədər günəş enerjisi aldığını hesablamaq istəyirsinizsə, aşağıdakı düsturdan istifadə edə bilərsiniz: aydın bir gündə günəş enerjisinin miqdarı × günəş şüalarının bucağının sinusu və panelin səthi × buludlu bir gündə çevrilən enerjinin faizi = nə qədər günəş enerjisi nəticədə batareyanı çevirir. Məsələn, tutaq ki, axşam saatlarında şüaların düşmə bucağı 30̊-dir. Aşağıdakı hesablamanı alırıq: 1000 W / m2 × sin30̊ × 60% = 300 W / m2 və son rəqəm gücün hesablanması üçün əsas kimi istifadə olunur.
4.1.1. Günəş enerjisinin ümumi enerji resursunun (potensialının) qiymətləndirilməsi
Günəş enerjisinin ümumi enerji resursunun dəyərinə təsir edən amillərin təhlili. Yerə düşən günəş radiasiyasının enerjisi bəşəriyyətin istehsal etdiyi enerjinin miqdarından 10 000 dəfə çoxdur. Dünya kommersiya bazarı ildə təxminən 85∙103 milyard kVt/saat enerji alır və satır. Bəşəriyyətin nə qədər qeyri-kommersiya enerjisi istehlak etdiyini təxmin etmək olduqca çətindir. Bəzi ekspertlər hesab edirlər ki, qeyri-kommersiya komponenti istifadə olunan bütün enerjinin 20%-ə yaxındır.
2015-ci ildə bütövlükdə Rusiyada elektrik enerjisi istehlakı 1,036∙103 milyard kVt/saat təşkil etmişdir.Rusiya Federasiyasının böyük ümumi resurs günəş enerjisindən istifadə. Ölkəmizin ərazisinin üfüqi səthinə düşən ümumi illik günəş radiasiyasının enerjisi təqribən 20,743∙10 6 milyard kVt/saat təşkil edir ki, bu da enerji tələbatını təxminən 20 min dəfə üstələyir.
Yer səthinin yüngül, istilik və bakterisid təsiri olan günəş radiasiyası ilə şüalanmasına deyilir. insolasiya.
İnsolyasiya zaman vahidi üçün üfüqi səth vahidinə düşən günəş radiasiya enerjisinin miqdarı ilə ölçülür.
1 m 2 ərazidən keçən günəş radiasiyasının axını axınına perpendikulyar Günəşin mərkəzindən bir astronomik vahid məsafədə (yəni Yer atmosferindən kənarda) radiasiya 1367 Vt / m 2 - günəş sabitinə bərabərdir.
Yer atmosferi tərəfindən udulması səbəbindən dəniz səviyyəsində maksimum günəş radiasiya axını 1020 Vt/m 2 təşkil edir. Bununla belə, nəzərə almaq lazımdır ki, bir ərazidən keçən günəş radiasiya axınının orta gündəlik dəyəri ən azı üç dəfə azdır (gündüz və gecənin dəyişməsi və günəşin üfüqdən yuxarı bucağının dəyişməsi ilə əlaqədar) . Qışda, mülayim enliklərdə bu dəyər iki dəfə azdır. Vahid sahəyə düşən bu enerji miqdarı günəş enerjisinin imkanlarını müəyyən edir. Qlobal qaralma, Yer səthinə çatan günəş radiasiyasının süni şəkildə azalması səbəbindən günəş enerjisi istehsalı perspektivləri də azalır.
Yer atmosferindəki ümumi günəş radiasiyasından ibarətdir birbaşa və səpələnmiş radiasiya . Vahid vaxtda vahid sahəyə düşən enerjinin miqdarı aşağıdakılardan asılıdır:
- ərazinin coğrafi eni,
- yerli iqlim və ilin vaxtı;
- atmosfer havasının sıxlığı, rütubəti və çirklənmə dərəcəsi;
- Yerin illik və gündəlik hərəkəti;
- yer səthinin təbiəti;
- radiasiyanın düşdüyü səthin Günəşə nisbətən meyl bucağından.
Atmosfer günəş enerjisinin bir hissəsini udur. Atmosferdə günəş işığının yolu nə qədər uzun olsa, birbaşa günəş enerjisi yer səthinə bir o qədər az çatır. Günəş öz zenit nöqtəsində olduqda (şüaların düşmə bucağı 90 °-dir) onun şüaları Yerə ən qısa yolla vurur və enerjisini intensiv olaraq kiçik bir sahəyə verir. Yer üzündə bu, tropiklərdə ekvator ətrafında baş verir. Bu zonadan cənuba və ya şimala doğru irəlilədikcə günəş şüalarının yolunun uzunluğu artır və onların yer səthinə düşmə bucağı azalır. Nəticə olaraq:
havada artan enerji itkisi,
günəş radiasiyası geniş bir əraziyə yayılır,
vahid sahəyə düşən birbaşa enerjinin miqdarının azaldılması və
səpələnmiş radiasiyanın nisbətinin artırılması.
Bundan əlavə, ilin müxtəlif vaxtlarında günün uzunluğu həm də ərazinin enindən asılıdır ki, bu da yer səthinə daxil olan günəş radiasiyasının miqdarını müəyyən edir. Günəş enerjisinin potensialını müəyyən edən mühüm amil il ərzində günəş radiasiyasının müddətidir (şək. 4.1).
düyü. 4.1. Rusiyada günəş işığının müddəti, saat/il
Qış vaxtının əhəmiyyətli bir hissəsinin qütb gecəsinə düşdüyü yüksək enlik əraziləri üçün yayda və qışda radiasiya axınındakı fərq olduqca böyük ola bilər. Beləliklə, Arktika Dairəsindən kənarda günəş işığının müddəti dekabrda 0 saatdan iyun və iyulda 200-300 saata qədər dəyişir, illik müddəti təxminən 1200-1600 saatdır. Ölkənin şimalında qışda Yer səthinə çatan günəş enerjisinin miqdarı orta illik dəyərdən 0,8 kVt/saatdan (m 2 × sutka), yayda 4 kVt/m 2-dən çox fərqlənir. Qış aylarında Rusiyanın şimal və cənub bölgələrində günəş radiasiyasının səviyyələri çox fərqlidirsə, şimal enliklərində uzun gündüz saatları səbəbindən bu ərazilərdə yay insolyasiya göstəriciləri olduqca müqayisə edilə bilər. Bununla birlikdə, günəş işığının illik müddəti daha az olduğuna görə, dairəvi qütb əraziləri ümumi günəş radiasiyasında orta zona və cənub bölgələrindən müvafiq olaraq 1,3 və 1,7 dəfə aşağıdır.
Müəyyən bir ərazidə iqlim şəraiti bölgədəki buludluluğun müddətini və səviyyəsini, rütubəti və hava sıxlığını müəyyən edir. Buludlar Yer səthinə çatan günəş enerjisinin miqdarını azaldan əsas atmosfer hadisəsidir. Onların formalaşmasına yerli relyefin dağlar, dənizlər və okeanlar, eləcə də iri göllər kimi xüsusiyyətləri təsir göstərir. Buna görə də bu ərazilərdə və onlara bitişik rayonlarda alınan günəş radiasiyasının miqdarı fərqli ola bilər.
Yerin səthinin və relyefinin təbiəti də onun əks olunmasına təsir göstərir. Səthin radiasiyanı əks etdirmə qabiliyyəti deyilir albedo (latınca - ağlıq). Müəyyən edilmişdir ki, yer səthinin albedo çox geniş diapazonda dəyişir. Belə ki, təmiz qarın albedosu 85-90%, qum - 30-35%, çernozem - 5-14%, yaşıl yarpaqlar - 20-25%, sarı yarpaqlar - 33-39%, günəş hündürlüyündə su səthi. 90 0 - 2 %, Günəş hündürlüyündə su səthi 20 0 - 78%. Yansıyan şüalanma səpələnmiş radiasiya komponentini artırır.
Antropogen və təbii atmosfer çirklənməsi də yer səthinə çata bilən günəş radiasiyasının miqdarını məhdudlaşdıra bilər. Şəhər tüstüsü, meşə yanğınlarının tüstüsü və havadakı vulkanik kül günəş radiasiyasının dispersiyasını və udulmasını artırmaqla günəş enerjisindən istifadəni azaldır. Bu amillər birbaşa günəş radiasiyasına ümumidən daha çox təsir göstərir. Havanın şiddətli çirklənməsi ilə, məsələn, dumanla birbaşa radiasiya 40%, cəmi isə cəmi 15-25% azalır. Güclü vulkan püskürməsi 6 aydan 2 ilə qədər olan müddətdə birbaşa günəş radiasiyasını 20%, Yerin səthinin böyük bir hissəsində isə 10% azalda bilər. Atmosferdə vulkanik külün miqdarının azalması ilə təsir zəifləyir, lakin tam bərpa prosesi bir neçə il çəkə bilər.
Qəbul edən səthə düşən günəş enerjisinin miqdarı da ilin müxtəlif aylarında gün ərzində Günəşin mövqeyi dəyişdikdə dəyişir. Adətən səhər tezdən və ya axşamdan daha çox günəş radiasiyası Yerə günorta saatlarında düşür. Günorta saatlarında Günəş üfüqdən yüksəkdir və günəş işığının Yer atmosferindən keçmə yolunun uzunluğu azalır. Nəticədə daha az günəş radiasiyası səpilir və udulur, bu da səthə daha çox çatması deməkdir. Bundan əlavə, günəş işığının qəbuledici səthə düşmə bucağının 90 ° -dən sapması vahid sahəyə düşən enerji miqdarının azalmasına gətirib çıxarır - proyeksiya effekti. Bu təsirin insolyasiya səviyyəsinə təsirini Şəkil 4.2-də görmək olar.
 |
düyü. 4.2. Günəş şüalarının düşmə bucağının dəyişməsinin dəyərinə təsiri
insolyasiya - proyeksiya effekti
1 km enində günəş enerjisinin bir axını yerə 90 ° bucaq altında, digəri isə 30 ° bucaq altında düşür. Hər iki axın eyni miqdarda enerji daşıyır. Bu halda, əyri günəş şüası enerjisini qəbuledici səthə perpendikulyar olan şüadan iki dəfə böyük bir sahəyə yayır və nəticədə vahid vaxtda vahid sahəyə yarısı qədər enerji axacaq.
Yer səthi, günəş radiasiyasını udur (udılmış radiasiya), qızdırır və atmosferə istilik yayır (əks olunan radiasiya). Atmosferin aşağı təbəqələri yerüstü radiasiyanı böyük ölçüdə gecikdirir. Yer səthi tərəfindən udulmuş radiasiya torpağın, havanın və suyun qızdırılmasına sərf olunur.
Yer səthinin əks olunmasından və istilik şüalanmasından sonra ümumi şüalanmanın qalan hissəsi deyilir. radiasiya balansı. Yer səthinin radiasiya balansı gün və fəsillər ərzində dəyişir.
Günəş enerjisinin ümumi resursunun (potensialının) dəyərinin qiymətləndirilməsi üçün məlumat mənbələri. Günəş enerjisinin bu ümumi resursunun (potensialının) dəyərini qiymətləndirmək üçün məlumat bazası ölkənin müxtəlif bölgələrində günəş radiasiyasının ölçülməsi məlumatları, sonradan regionun insolyasiya səviyyəsinin nisbətən vahid dəyəri olan zonalara bölünməsidir. Bu məqsədlər üçün aktinometrik müşahidələrin nəticələrindən istifadə etməklə yaradılan məlumatlar lazımdır, yəni. birbaşa, səpələnmiş və ümumi günəş radiasiyasının intensivliyi, radiasiya balansı və radiasiyanın yer səthindən əks olunmasının xarakteri (albedo) haqqında məlumatlar.
Rusiyada yerüstü aktinometrik müşahidələr aparan meteoroloji stansiyaların sayının kəskin azaldığını nəzərə alaraq, 2014-cü ildə ümumi potensialı qiymətləndirmək üçün NASA Səthi meteorologiya və Günəş Enerjisi (NASA SSE) məlumat bazasından günəş enerjisi ehtiyatlarının paylanmasına dair məlumatlardan istifadə edilmişdir. günəş enerjisinin (resursu). Bu baza 1983-cü ilin iyulundan 2005-ci ilin iyununadək Ümumdünya İqlim Tədqiqatları Proqramının Beynəlxalq Peyk və Bulud Klimatologiya Proqramı (ISCCP) çərçivəsində həyata keçirilən yer səthinin radiasiya balansının peyk ölçüləri əsasında formalaşdırılıb. Onların nəticələrinə əsasən, yer səthindən radiasiyanın əks olunma xarakteri, buludluluq vəziyyəti, atmosferin aerozollarla çirklənməsi və digər amillər nəzərə alınmaqla, üfüqi səthə düşən günəş radiasiyasının aylıq miqdarının dəyərləri müəyyən edilmişdir. Rusiya Federasiyasının ərazisi də daxil olmaqla bütün dünyanı əhatə edən 1º × 1º şəbəkə üçün hesablanmışdır.
Verilmiş oriyentasiya bucağı ilə maili səthə düşən ümumi şüalanmanın hesablanması. Potensial qiymətləndirilərkən, bizi maraqlandıran bucaq altında yer səthinə nisbətən istiqamətlənmiş maili səthə müəyyən vaxtda düşən ümumi radiasiyanın miqdarını təyin edə bilmək lazımdır.
Ümumi radiasiyanın hesablanması metodologiyasının təsvirinə keçməzdən əvvəl günəş radiasiyasının qiymətləndirilməsi ilə bağlı əsas anlayışları təqdim etmək lazımdır.
Nəzərdən keçirilməsi üfüqi koordinat sistemi. Bu sistemdə koordinatların mənşəyi müşahidəçinin yer səthində olduğu yerdə yerləşdirilir. Üfüqi müstəvi əsas müstəvi - təyyarə kimi çıxış edir riyazi üfüq. Bu sistemdə bir koordinat yadır günəş hündürlüyü α, ya da onun zenit məsafəsi z. Başqa bir koordinatdır azimut a.
Riyazi üfüq göy sferasının böyük dairəsidir, müstəvisi müşahidəçinin yerləşdiyi nöqtədə plumb xəttinə perpendikulyardır.
ilə riyazi üfüq üst-üstə düşmür görünən üfüq Yer səthinin qeyri-bərabərliyi, müşahidə nöqtələrinin müxtəlif hündürlükləri, eləcə də atmosferdə işıq şüalarının əyriliyi ilə əlaqədardır.
Günəş zenit bucağı z A müşahidə nöqtəsində günəş şüası ilə üfüqi müstəvinin normalı arasındakı bucaqdır.
Günəş hündürlüyü bucağı α günəş şüası ilə onun üfüqi müstəvidəki proyeksiyası arasındakı şaquli müstəvidə bucaqdır. α+z cəmi 90°-dir.
Günəşin azimutu a- bu, günəş şüasının proyeksiyası ilə cənub istiqaməti arasındakı üfüqi müstəvidə bucaqdır.
Səthin azimutu a p sözügedən səthin normalı ilə cənub istiqaməti arasındakı bucaq kimi ölçülür.
Günəşin meyl açısı- bu, Yerin və Günəşin mərkəzlərini birləşdirən xətt və onun ekvator müstəvisində proyeksiyası arasındakı bucaqdır. Günəşin meyli il boyu davamlı olaraq dəyişir - 22 iyunda qış gündönümü günü -23 ° 27 "22 dekabr qış gündönümü günü + 23 ° 27" arasındadır və günlərdə sıfırdır. yaz və payız bərabərliyi (21 mart və 23 sentyabr).
Yerli həqiqi günəş vaxtı, Günəşin səma sferasında görünən mövqeyi ilə müşahidəçinin yerləşdiyi yerdə müəyyən edilən vaxtdır. 12 saat yerli günəş vaxtı Günəşin zenitdə (səmada ən yüksək) olduğu vaxta uyğun gəlir.
Yerli vaxt, adətən, yerin orbitinin ekssentrikliyi, insanların saat qurşaqlarından istifadə etməsi və enerjiyə qənaət etmək üçün süni vaxtın əvəzlənməsi səbəbindən yerli günəş vaxtından fərqlənir.
Göy ekvatoru- bu, müstəvisi dünyanın oxuna (yerin fırlanma oxu) perpendikulyar olan və yerin ekvatorunun müstəvisi ilə üst-üstə düşən göy sferasının böyük bir dairəsidir.
Göy ekvatoru göy sferasının səthini iki yarımkürəyə ayırır: zirvəsi şimal qütbündə olan şimal yarımkürəsi və cənub qütbündə zirvəsi olan cənub yarımkürəsi.
səma meridianı- müstəvisi plumb xəttindən və dünyanın oxundan (yerin fırlanma oxu) keçən göy sferasının böyük dairəsi.
saat bucağı- göy ekvatoru boyunca qərbə doğru səma meridianından (yuxarı kulminasiya zamanı günəşin keçdiyi hissədən) səma sferasının seçilmiş nöqtəsindən keçən saat dairəsinə qədər ölçülən bucaq məsafəsi.
Saat bucağı yerli günəş vaxtının günəşin səmada keçdiyi dərəcələrin sayına çevrilməsinin nəticəsidir. Tərifə görə, saat bucağı günorta saatlarında sıfırdır. Yer bir saatda (360 o / 24 saat) 15 0 fırlandığı üçün günortadan sonra hər saat üçün Günəş 15 0 hərəkət edir. Səhər günəşin bucağı mənfi, axşam müsbətdir.
kimi fon məlumatı ümumi radiasiyanın hesablanması üçün müşahidə məlumatlarının statistik emalı ilə əldə edilən aşağıdakı göstəricilərin qiymətlərindən istifadə olunur:
- gün ərzində üfüqi sahəyə düşən ümumi günəş radiasiyasının orta aylıq miqdarı, ;
gün ərzində üfüqi sahəyə düşən səpələnmiş (diffuz) günəş radiasiyasının orta aylıq miqdarıdır, ;
– yer səthinin albedosu - yer səthinin əks etdirdiyi günəş radiasiyasının miqdarının yer səthinə düşən ümumi günəş radiasiyasının miqdarına (yəni yer səthindən əks olunan radiasiyanın payı) orta aylıq nisbəti, pay.
Bütün sonrakı hesablamalar "ayın orta günü" üçün aparılır, yəni. Günəşin meyl bucağının orta aylıq bucağa ən yaxın olduğu gün.
Üfüqi səthdə günəş radiasiyası. Bu məlumatdan istifadə edərək, ümumi (və səpələnmiş () günəş radiasiya hadisəsinin dəyərləri üfüqi səth arxada t- müşahidə saatı:
Və - gündəlikdən saatlıq radiasiyaya keçid əmsalları - aşağıdakı kimi müəyyən edilir:
- saat bucağı t- günün təxmini saatı, dərəcə;
- qürubun saat bucağı (qürub), deq.
günəşin saat bucağı nisbətindən istifadə etməklə hesablanır
– günəş günorta vaxtı, haqqında məlumatı NASA verilənlər bazasında tapa bilərsiniz, saat.
Gün batımı saat bucağı kimi qiymətləndirilib
- enlik, dərəcə;
günəşin meyl bucağıdır, deq.
Günəşin meyl açısı aşağıdakı düsturla müəyyən edilir
– ilin günü (1-dən 365-ə qədər).
Özbaşına yönəldilmiş meylli səthdə günəş radiasiyası . Hesablama saatlıq ümumi günəş radiasiyası, üfüqə bucaq altında yönəldilmiş maili səthə düşən, aşağıdakı kimi istehsal olunur
üfüqdə bucaq altında ixtiyari olaraq yönəldilmiş maili səthə birbaşa günəş radiasiyasının düşmə bucağıdır. t-ci saat, dərəcə;
-də Günəşin zenit bucağıdır t-ci saat, dərəcə;
səthin üfüqə meyl bucağı, dərəcədir;
Günəşin zenit bucağı
Baş vermə bucağı düz günəş radiasiyasıüfüqə bucaq altında özbaşına yönəldilmiş meylli səthdə:
-də Günəşin azimut bucağıdır t- günün saatı, dərəcələr;
maili səthin azimutudur, deq.
Birbaşa günəş radiasiyasının ixtiyari olaraq üfüqə bucaq altında yönəldilmiş meylli səthə düşmə bucağı da aşağıdakı əlaqələrdən istifadə etməklə hesablana bilər:
Yuxarıda nəzərdən keçirilən əlaqələr günəşin enerji potensialını günün saatlıq (və ya üç saatlıq) intervallarına ayırmaqla qiymətləndirmək üçün istifadə edilə bilər.
Günəş enerjisinin ümumi elektrik enerjisi resursu (potensial).Ölkəmizdə günəş enerjisinin ümumi elektrik enerjisi ehtiyatını hesablamaq üçün 1 m 2-ə düşən ümumi günəş radiasiyasının orta aylıq gündəlik dəyərlərindən istifadə edilmişdir. üfüqi müstəvi (kW h / (m 2 ∙ gün)). Bu məlumat əsasında, federasiya subyektləri üzrə diferensiallaşdırılmaqla, günəş radiasiyasının orta miqdarı il ərzində 1 kvadrat kilometr əraziyə düşən (və ya kVt/(m 2∙il)) milyon kilovatsaatla hesablanmışdır. şək. 4.3.
düyü. 4.3. Rusiya Federasiyasının ərazisində illik günəş enerjisi ehtiyatlarının federal subyektlər tərəfindən təfərrüatları ilə bölüşdürülməsi
Xəritədə federasiyanın hər bir subyektinə öz kodu verilir.
Rusiya Federasiyasının federal dairələri üzrə diferensiallaşdırılmaqla, onların kodları ilə federasiya subyektlərinin siyahısı aşağıda verilmişdir. Bərpa olunan enerji mənbələrinin enerji potensialının qiymətləndirilməsinin xüsusiyyətlərini nəzərə alaraq, Moskva və Sankt-Peterburq şəhərləri, müvafiq olaraq, bölgə kodunun vahid ərazisinin təyin edilməsi ilə Moskva və Leninqrad vilayətləri ilə birləşdirilir. Şimaldan Cənuba qədər federasiya subyektlərini böyük ölçüdə hissələrə bölmək olar: Şimal, Mərkəz, Cənub.
1. Mərkəzi Federal Dairə: (31) Belqorod vilayəti, (32) Bryansk vilayəti, (33) Vladimir vilayəti, (36) Voronej vilayəti, (37) İvanovo vilayəti, (40) Kaluqa vilayəti, (44) Kostroma vilayəti, (46) Kursk vilayəti, ( 48) Lipetsk vilayəti, (50) Moskva vilayəti və Moskva, (57) Oryol vilayəti, (62) Ryazan vilayəti, (67) Smolensk vilayəti, (68) Tambov vilayəti, (69) Tver vilayəti, (71) Tula vilayəti, ( 76) Yaroslavl vilayəti.
2. Şimal-Qərb Federal Dairəsi: ( 10) Kareliya Respublikası, (11) Komi Respublikası, (29) Arxangelsk vilayəti, (35) Voloqda vilayəti, (39) Kalininqrad vilayəti, (47) Leninqrad vilayəti və Sankt-Peterburq, (51) Murmansk vilayəti, (53) Novqorod vilayəti, (60) Pskov vilayəti, (83) Nenets Muxtar Dairəsi.
3. Cənub Federal Dairəsi: ( 1) Adıgey Respublikası, (8) Kalmıkiya Respublikası, (23) Krasnodar diyarı, (30) Həştərxan vilayəti, (34) Volqoqrad vilayəti, (61) Rostov vilayəti, (91) Krım Respublikası və Sevastopol.
4. Şimali Qafqaz Federal Dairəsi: ( 5) Dağıstan Respublikası, (6) İnquşetiya Respublikası, (7) Kabardin-Balkar Respublikası, (9) Qaraçay-Çərkəz Respublikası, (15) Şimali Osetiya-Alaniya Respublikası, (20) Çeçenistan Respublikası, (26) Stavropol diyarı.
5. Volqa Federal Dairəsi: ( 2) Başqırdıstan Respublikası, (12) Mari El Respublikası, (13) Mordoviya Respublikası, (16) Tatarıstan Respublikası, (18) Udmurtiya Respublikası, (21) Çuvaşiya Respublikası, (43) Kirov vilayəti, (52) ) Nijni Novqorod vilayəti, (56) ) Orenburq vilayəti, (58) Penza vilayəti, (59) Perm vilayəti, (63) Samara vilayəti, (64) Saratov vilayəti, (73) Ulyanovsk vilayəti.
6. Ural Federal Dairəsi: ( 45) Kurqan vilayəti, (66) Sverdlovsk vilayəti, (72) Tümen vilayəti, (74) Çelyabinsk vilayəti, (86) Xantı-Mansiysk Aok-Yuqra, (89) Yamal-Nenets Aok.
7. Sibir Federal Dairəsi: (3) Buryatiya Respublikası, (4) Altay Respublikası, (17) Tıva Respublikası, (19) Xakasiya Respublikası, (22) Altay diyarı, (24) Krasnoyarsk diyarı (24-1. Şimal, 24-2) Mərkəz, 24 -3. Cənub), (38) İrkutsk vilayəti (38-1. Şimal, 38-2. Cənubi), (42) Kemerovo vilayəti, (54) Novosibirsk vilayəti, (55) Omsk vilayəti, (70) Tomsk vilayəti, ( 75) Trans-Baykal ərazisi.
8. Uzaq Şərq Federal Dairəsi: ( 14) Saxa Respublikası (Yakutiya) (14-1. Şimal, 14-2. Mərkəz, 14-3. Cənub), (25) Primorsk diyarı, (27) Xabarovsk diyarı, (27-1. Şimal, 27-2) Cənubi), (28) Amur vilayəti, (41) Kamçatka ərazisi, (49) Maqadan vilayəti, (65) Saxalin vilayəti, (79) Yəhudi Muxtar Vilayəti, (87) Çukotka Muxtar Dairəsi.
Əsasən orta və yüksək enliklərdə yerləşən Rusiyanın enerjidən səmərəli istifadəsi üçün əhəmiyyətli günəş enerjisi ehtiyatlarına malik olmadığı barədə mövcud fikirlər doğru deyil. Aşağıdakı xəritə (Şəkil. 4.4) Rusiya ərazisi üzrə günəş radiasiya enerji resurslarının orta illik paylanmasını göstərir, bu da gündə orta hesabla 1 gündə gəlir. üfüqə optimal meyl bucağı olan cənub istiqamətli platformalar(hər bir coğrafi nöqtə üçün bu, bir sahəyə ümumi illik günəş radiasiya enerjisi girişinin maksimum olduğu öz bucağıdır).
Şəkil 4.4. İllik orta gündəlik günəşin paylanması
Rusiya ərazisində radiasiya, kVt × saat / (m 2 × gün) (optimal olaraq
cənub istiqamətli səth)
Təqdim olunan xəritənin nəzərdən keçirilməsi göstərir ki, Rusiyanın indiki sərhədləri daxilində ən "günəşli" çoxlarının düşündüyü kimi Şimali Qafqazın bölgələri deyil, Primorye və Cənubi Sibir bölgələridir (4,5-5 kVt/saat (m 2 *) gün) və yuxarı). Maraqlıdır ki, məşhur Qara dəniz kurortları (Soçi və s.), orta illik günəş radiasiya girişinə görə (təbii potensial və günəş izolyasiya resursu baxımından) Sibirin əksər hissəsi, o cümlədən Yakutiya (4,0) ilə eyni zonaya aiddir. -4. 5 kVt × saat / (m 2 × gün)).
Mərkəzləşdirilməmiş enerji təchizatı ilə enerji baxımından zəif təmin edilmiş ərazilər üçün, bir çox şimal rayonları da daxil olmaqla, ölkə ərazisinin 60% -dən çoxunun gündəlik orta illik günəş radiasiyasının 3,5 ilə 4,5 kVt/saat (m 2 ×) arasında olması vacibdir. gün), günəş qurğularından geniş istifadə edən Almaniyanın cənubundan heç bir fərqi yoxdur.
Xəritənin təhlili göstərir ki, Rusiya Federasiyasında gündə 4,5 ilə 5,0 kVt / m 2 və ya daha çox olan ən yüksək insolyasiya intensivliyi Primoryedə, Sibirin cənubunda, Tuva Respublikasının cənubunda və Rusiya Federasiyasında müşahidə olunur. Buryatiya və hətta Arktika Dairəsindən kənarda, ölkənin cənub bölgələrində deyil, Severnaya Zemlya'nın şərq hissəsində. Günəş potensialına görə, 4.0 - 4.5 kWh / (m 2 * gün), Krasnodar diyarı, Rostov vilayəti, Volqa bölgəsinin cənub hissəsi, Sibirin çox hissəsi (o cümlədən Yakutiya), Novosibirsk, İrkutsk bölgələrinin cənub bölgələri, Buryatiya, Tıva , Xakasiya , Primorsk və Xabarovsk əraziləri, Amur vilayəti, Saxalin adası, Krasnoyarsk diyarından Maqadan, Severnaya Zemlya, Yamalo-Nenets Muxtar Dairəsinin şimal-şərqindəki geniş ərazilər Rusiyanın məşhur Qara dəniz kurortları ilə Şimali Qafqazla eyni zonaya aiddir. Nijni Novqorod, Moskva, Sankt-Peterburq, Salekhard, Çukotkanın şərq hissəsi və Kamçatka gündə 2,5 ilə 3 kVt / m 2 arasında orta günəş radiasiyası ilə xarakterizə olunur. Ölkənin qalan ərazilərində insolasiyanın intensivliyi sutkada 3-4 kVt/m 2-dək üstünlük təşkil edir.
Enerji axını may, iyun və iyul aylarında ən yüksək intensivliyə malikdir. Bu dövrdə Rusiyanın mərkəzi hissəsində 1 kv. metr səthi sutkada 5 kVt/saat təşkil edir. Ən aşağı intensivlik dekabr-yanvar aylarında 1 kv. metr səthi sutkada 0,7 kVt/saat təşkil edir.
Mövcud vəziyyəti nəzərə alaraq, Ukrayna xəritəsində (şəkil 4.3) Krım ərazisində günəş radiasiyasının səviyyəsini təhlil etmək mümkündür.
düyü. 4.3. İllik daxil olan günəş radiasiyasının paylanması
Ukrayna ərazisi, kVt × saat / (m 2 × il) (optimal yönümlü
cənuba baxan səth)
Günəş enerjisinin ümumi istilik enerjisi ehtiyatı.Ümumi istilik enerjisi resursu (potensial) Rusiya ərazisinə daxil olan günəş radiasiyasının enerjisinə uyğun gələn istilik enerjisinin maksimum miqdarını təyin edir.
Bu resursun qiymətləndirilməsi üçün məlumat vahid vaxtda radiasiya qəbul edən səthin vahid sahəsinə meqa- və ya kilokalori ilə insolasiya ola bilər.
Şəkil 4.4 Rusiya Federasiyasının ərazisinin üfüqi səthində ümumi günəş radiasiyasının ildə 1 sm2 üçün kilokalori ilə paylanması haqqında bir fikir verir.
Şəkil 4.4. İllik daxil olan günəş radiasiyasının paylanması
Rusiya ərazisi, kkal / (sm 2 × il)
Günəş radiasiyasının potensialına görə Rusiya ərazisinin hərtərəfli rayonlaşdırılması Şəkil 4.6-da görünə bilər. İstifadə potensialının prioritetinə uyğun olaraq 10 zona ayrılmışdır. Aydındır ki, Avropa hissəsinin cənub bölgələri, Transbaikalianın cənubu və Uzaq Şərq günəş enerjisindən praktiki istifadə üçün ən əlverişli şəraitə malikdir.
düyü. 19. Günəş potensialına görə Rusiya ərazisinin rayonlaşdırılması
radiasiya (dairədəki rəqəm potensialın prioritetinə görə rəqəmdir)
Rusiya Federasiyasının federal rayonları ilə fərqlənməklə günəş enerjisinin ümumi enerji potensialının dəyərləri.
Günəş enerjisi sənayesinin texniki potensialı qiymətləndirilərkən o dövrdə ən çox yayılmış (90%) 15% səmərəliliyi olan silikon əsaslı fotovoltaik elementlərin göstəricilərindən istifadə edilmişdir. Günəş qurğularının iş sahəsi, fotovoltaik elementlərin fotovoltaik modullarda yerləşdirilməsinin sıxlığı nəzərə alınmaqla, radiasiya səviyyəsinə görə bircins olan nəzərə alınan rayon ərazisinin sahəsinin 0,1% -nə bərabər götürüldü. . Texniki potensial fotovoltaik elementlərin tutduğu ərazinin payına və onların səmərəliliyinə görə ərazinin ümumi günəş potensialının məhsulu kimi ton standart yanacaqla hesablanmışdır.
Bölgənin texniki istilik və enerji potensialının müəyyənləşdirilməsi ən səmərəli günəş isti su təchizatı qurğularında günəş radiasiyasının enerjisinin istilik enerjisinə çevrilməsinin texniki imkanlarına yönəldilmişdir. Texniki potensialın qiymətləndirilməsi vahid insolyasiya səviyyəsinə malik ərazilərin hər birində belə qurğuların istilik hasilatına dair məlumatlar və qəbul edilmiş fərziyyələr əsasında aparılmışdır: günəş kollektorlarının tutduğu ərazinin 1%-nə bərabərdir. baxılan ərazinin sahəsi, istilik və elektrik qurğularının sahələri arasındakı nisbət müvafiq olaraq 0,8 və 0,2, yanacaq cihazının səmərəliliyi isə 0,7-dir. Ton standart yanacağa çevrilmə 0,34 tce/kVt/saat əmsaldan istifadə edilməklə həyata keçirilib.
Günəş enerjisi ehtiyatlarından praktiki istifadə imkanlarını xarakterizə edən məlum göstəricilərdən ən obyektivini onun iqtisadi potensialının göstəricisi hesab etmək olar. Elektrik və istilik günəş qurğularının istifadəsinin iqtisadi məqsədəuyğunluğu və həcmi onların ənənəvi enerji mənbələri ilə rəqabət qabiliyyətinə əsaslanaraq müəyyən edilməlidir. Tələb olunan həcmdə zəruri və etibarlı məlumatın olmaması iqtisadi potensialın miqyasını qiymətləndirmək üçün ixtisaslı ekspertlərin rəylərinə əsaslanan sadələşdirilmiş üsullardan istifadə edilməsinə səbəb olmuşdur.
Ekspert hesablamalarına görə, günəş enerjisi sənayesinin iqtisadi potensialı ton standart yanacağa çevrilməklə nəzərdən keçirilən bölgədə (Rosstat-a görə) illik elektrik enerjisi istehlakının 0,05% -ə bərabər idi.
Günəş radiasiyasının məlum intensivliyi ilə günəş radiasiyasının ümumi enerji potensialını ton standart yanacaq, kilovat-saat, gigakaloriya ilə hesablamaq olar. Günəş enerjisində fotovoltaik elementlərin elektrik enerjisi və günəş kollektorlarının istilik istehsalı üçün istifadəsini nəzərə alaraq, ümumi texniki-iqtisadi potensial yuxarıda müzakirə olunan metodologiyaya uyğun olaraq elektrik enerjisi və istilik enerjisinə bölünür (cədvəl 9).
günəş izolyasiyası- bu, səthin günəş işığı şüası (hətta buludlarla əks olunan və ya səpələnmiş) ilə şüalanma miqdarını təyin edən kəmiyyətdir. Səth hər şey ola bilər, o cümlədən günəş enerjisini elektrik enerjisinə çevirən günəş batareyası. Və təbii elektrik stansiyanızın nə qədər səmərəli olacağı və günəş izolyasiyasının parametrini müəyyən edəcəkdir. İnsolyasiya kWh / m2 ilə ölçülür, yəni bir saat ərzində bir kvadrat metr səth tərəfindən alınan günəş enerjisinin miqdarı. Təbii olaraq əldə edilən ölçülər ideal şərtlər üçün hesablanır: buludların tam olmaması və günəş işığının səthə düzgün açı ilə (perpendikulyar) düşməsi.
Sadə dillə desək, günəş insolyasiyası aydın havada günəşin hesablanmış səthdə düzgün bucaq altında parladığı orta hesabla gündə saatların sayıdır.
Çox vaxt insanlar hesab edirlər ki, əgər günəş səhər saat 6-da çıxıb axşam 7-də batsa, o zaman günəş panelinin gündəlik hasilatını günəş parlayan zaman onun tutumunun 13 saata məhsulu kimi hesablamaq lazımdır. Bu, kökündən yanlışdır, çünki buludluluq var, lakin əsas günəş səmada hərəkət edərək müxtəlif açılarda yerin səthinə şüalar vurur. Bəli, əlbəttə ki, günəş massivinizi günəşə çevirəcək xüsusi izləyicilərdən istifadə edə bilərsiniz, lakin bu, bahalı və nadir hallarda iqtisadi cəhətdən əsaslandırılır. İzləyicilər vahid sahəyə düşən gücü artırmaq lazım olduqda istifadə olunur.
Günəş aktivliyi məlumatları haradan gəlir?
Planetimizin bütün regionlarında günəş aktivliyinin öyrənilməsi Milli Aeronavtika və Kosmik Tədqiqatlar İdarəsi (NASA) tərəfindən həyata keçirilir. Peyklər gecə-gündüz günəşin fəaliyyətini izləyir və alınan məlumatları cədvəllərə daxil edir. Hesablamalarda son 25 ilin məlumatları nəzərə alınır. Sankt-Peterburq üçün belə bir cədvəlin nümunəsini (59.944, 30.323) https://eosweb.larc.nasa.gov/ linkində görmək olar. Bu təşkilat ABŞ federal hökumətinə məxsusdur və təəssüf ki, onların veb-saytı yalnız ingilis dilindədir.
Cədvəldəki bütün dəyərləri və əmsalları deşifrə etməyə ehtiyac yoxdur, çünki bizi yalnız ikisi maraqlandırır - bu, müəyyən aylarda günəş izolyasiyasının dəyəri (OPT) və günəş panelinin optimal əyilmə bucağının dəyəridir ( OPT ANG).
Günəş elektrik stansiyasının hasilatının insolyasiya qiymətləri əsasında hesablanması
Tutaq ki, bizim Sankt-Peterburqda 5 kVt gücündə şəbəkə günəş elektrik stansiyası var və biz onun hasilatını iyunda hesablamaq istəyirik. Günəş modulları optimal açı ilə quraşdırılır.
5 kW * 5,76 kWh / m 2 * 30 gün = 864 kWh
* Düstur sadələşdirilmişdir, ona görə də düsturdakı hesablama vahidləri cavaba uyğun gəlməyəcək. Bu, günəş enerjisi parametrlərinin formulaya daxil edilməsi və günləri saatlara çevirməklə düzəldilir.
Ancaq yanvar ayında eyni elektrik stansiyası yalnız 5 * 1,13 * 30 = 169,5 kWh istehsal edəcək, buna görə də günəş panelləri Sankt-Peterburqda yalnız yayda fəal şəkildə istifadə olunur.
Bir il ərzində belə bir günəş elektrik stansiyası 5 * 3,4 * 365 = 6205 kVt və ya 6,2 MVt təmiz elektrik enerjisi qəbul edə biləcək. Gəlirli? Qərar vermək sizin ixtiyarınızdadır, çünki şəbəkə elektrik stansiyasının ömrü 50 ildən çoxdur və sənaye elektrik enerjisi tarifləri hər il ən azı 10% artır.