Alternatywne źródła energii
Ochrona Środowiska, 5 semestr, 2010/11
Arkusz obliczeniowy do projektu 3 - Obliczanie uzysku energii z instalacji fotowoltaicznej
Zadanie 1
Oblicz natężenia promieniowania słonecznego docierającego do płaskiej poziomej powierzchni na górnej granicy atmosfery.
Dane → Zestaw nr : 2 |
Lokalizacja: |
Współrzędne geograficzne: λ = 19.00˚E; φ = 49.80˚N |
Data: 15.07.2005 |
Godzina wg lokalnego czasu słonecznego: |
S0 = 1367 W/m2
|
Nd =196 |
(1) S0d =1323,1017
|
(5) N'd =3,3648 |
(4) δ' =21,6718 |
(6) δ =0,3782
|
(7) τ =0,1309 |
(3) sin h = 0,8768 |
H =1,0691 |
(2) I0h = 1160,0473 |
Zadanie 2
Oblicz godzinową (Hh0h) i dzienną sumę promieniowania (Hd0h) czyli nasłonecznienie dla płaskiej, poziomej powierzchni na górnej granicy atmosfery.
Dane →
Zestaw nr:2 |
Lokalizacja: |
Współrzędne geograficzne: λ = 19.00˚E; φ = 49.80˚N |
Data: 15.07.2005 |
Granice okresu czasu do obliczenia sumy godzinnej: t1=11 30 ; t2=12 30 |
(7)
τ1 =-0,1309 |
(7)
τ 2=0,1309 |
(9)
Hh0h =349371,7552 |
(12)
τzach =2,0604 |
(11)
Hd0h =40409689,4491 |
Zadanie 3
Oblicz dzienną sumę promieniowania całkowitego (Hdtoth), bezpośredniego (HdBh) i rozproszonego (H dDh) docierającego do płaskiej, poziomej płaszczyzny przy powierzchni ziemi.
Dane → Zestaw nr:2 |
Lokalizacja: Bielsko-Biała |
Współrzędne geograficzne: λ = 19.00˚E; φ = 49.80˚N |
Data: 15.07.2005 |
Wskaźnik bezchmurności: KT = 0,5 |
|
|
(13)
Hdtoth = 20204844,7245 |
(15)
H dDh= 12290101,9248 |
(14)
HdBh = 7914742,7997 |
Zadanie 4
Oblicz dzienną sumę promieniowania całkowitego (Hdtotβ), bezpośredniego (HdBβ), rozproszonego (HdDβ) oraz odbitego (HdRβ) docierającego do płaskiej płaszczyzny nachylonej pod kątem β do poziomu.
Dane → Zestaw nr:2 |
Lokalizacja: Bielsko-Biała |
Współ.geogr.: λ =19.00˚E; φ = 49.80˚N |
Data: 15.07.2005 |
KT= 0,5 |
β = 45˚ α = 0,3 |
|
(21)
τβzach = 1,6042 |
(20)
Rbβ = 0,8781 |
(17)
HdBβ= 6949637,6043 |
(18)
HdDβ= 10490258,1687 |
(19)
HdRβ= 887679,3010 |
(16)
Hdtotβ= 18327575,0740 |
|
Zadanie 5
Oblicz uzysku energii z ustawionej poziomo instalacji fotowoltaicznej w poszczególnych miesiącach oraz w całym roku.
Dane → |
Lokalizacja: Bielsko-Biała |
Inom = 1000 [W/m2] |
Ppk = 140W] |
Kąt ustawienia modułu β = 0º |
Nr miesiąca |
Nasłonecznienie Hmtoth [Wh/m2] |
Ilość godzin dziennych th [h] |
Średnie natężenie promieniowania Itot [W/m2] |
Uzysk energii UPV [Wh] |
1 |
26517 |
261,2338 |
101,5068 |
3712,3800 |
2 |
42739 |
276,4192 |
154,6166 |
5654,7519 |
3 |
75470 |
361,7912 |
208,6010 |
7629,1079 |
4 |
101340 |
406,0856 |
249,5533 |
9126,8458 |
5 |
142994 |
469,7749 |
304,3883 |
11132,3130 |
6 |
143244 |
480,8761 |
297,8813 |
10894,3331 |
7 |
161775 |
485,5658 |
333,1680 |
12184,8650 |
8 |
128270 |
442,5850 |
289,8200 |
10599,5105 |
9 |
82378 |
375,0017 |
219,6737 |
8034,0663 |
10 |
49203 |
329,7521 |
149,2121 |
5457,0938 |
11 |
32576 |
268,1807 |
121,4703 |
4442,5021 |
12 |
25111 |
247,4892 |
101,4630 |
3710,7796 |
rok |
|
|
|
∑ = 92578,5489 |
Zadanie 6
Spośród dostępnych opcji ustawienia modułu znajdź optymalną orientację względem stron świata oraz optymalny kąt pochylenia do poziomu i oblicz roczny uzysku energii z tak ustawionej instalacji fotowoltaicznej. Optymalizację przeprowadź dla trzech różnych funkcji celu:
Wariant 1: Maksymalizacja rocznego uzysku energii
Wariant 2: Maksymalizacja uzysku energii w miesiącach zimowych (grudzień-luty)
Wariant 3: Maksymalizacja uzysku energii w miesiącach letnich (czerwiec-sierpień)
|
Optymalna orientacja i kąt ustawienia modułu |
Roczne nasłonecznienie Hytot [Wh/m2] |
Ilość godzin dziennych th-year [h] |
Średnie natężenie promieniowania Itot [W/m2] |
Roczny uzysk energii UPV [Wh] |
Wariant 1 |
SE 45˚ |
1098423 |
4404,7554 |
249,3721 |
153779,2200 |
Wariant 2 |
S 60˚ |
1069453 |
4404,7554 |
242,7951 |
149723,4200 |
Wariant 3 |
SE 30˚ |
1075198 |
4404,7554 |
244,0994 |
150527,7200 |