بخشی از مقاله
چکیده:
چندین پارامتر بر روی توان دریافتی از پنلهای خورشیدی تاثیرگذار هستند که از بین آنها، تنها زاویه پنلها میتواند توسط کاربر تعیین شود که با توجه به تغییر لحظه به لحظه موقعیت خورشید در آسمان برای هر لحظه یک زاویه بهینه وجود دارد که برای پنلهای ثابت خورشیدی امکان تعقیب لحظهای وجود ندارد بنابراین زاویه بهینه برای هر ماه و یا یکسال با استفاده از معادلاتی محاسبه می-شود.
در این مقاله با استفاده از معادلات موجود در منابع مختلف زاویه بهینه پنلهای ثابت خورشیدی جهت استفاده در شبکه توزیع شهر اسفراین به صورت ماهیانه مورد محاسبه قرار گرفته است و نشان داده شده است که با این روش نسبت به حالت ثابت سالیانه میتوان تقریبا میزان دریافت شدت تابش را تا دو برابر افزایش داد.
.1مقدمه
در اکثر نقاط کشور ایران به دلیل شرایط اقلیمی خشک، هوای صاف و بدون آب، میزان دریافت تابش خورشید نسبتا بالاست که مقدار دریافت انرژی از خورشید به عوامل مختلفی از جمله زاویه قرار گیری پنلها، شرایط جوی و ... بستگی دارد. یکی از راههای بیشینه کردن دریافت انرژی از خورشید تنظیم زاویه پنلها به صورتی است که سطح صاف تقریبا عمود بر جهت تابش قرار گیرد تا بیشترین مقدار انرژی دریافت گردد.
مطالعات زیادی برای تعیین زاویه بهینه پنلها برای دریافت بیشترین انرژی از خورشید انجام شده است که در بین آنها می توان به [1] اشاره نمود که در آن زاویه بهینه برای شهر کرمان محاسبه شده است، همچنین در [2] روابطی برای تعیین کلی زاویه برای مراکز استان ها اشاره شده است. اما در این مقاله با استفاده از معادلات موجود برای تابش خورشید زاویه بهینه ای برای پنلهای ثابت خورشیدی در ماههای شمسی، برای شهر اسفراین محاسبه می گردد.
.2 موقعیت خورشید در آسمان
برای تعیین زاویه پنلها جهت دریافت بیشترین انرژی باید بتوان موقعیت خورشید در زمان های مختلف روز را محاسبه کرد که برای تعیین آن معادلاتی در [3] ارائه شده است. در شکل 1 موقعیت خورشید در مختصات کروی مورد بررسی قرار گرفته است و زوایای و توسط معادلات 1 و 2 بدست می آیند.
شکل.1 موقعیت خورشید در آسمان
در روابط بالا، عرض جغرافیایی محل و زاویه انحراف خورشید است که موقعیت خورشید در ظهرخورشیدی نسبت به صفحه استوا می باشد و w زاویه ساعت خورشیدی است که به ترتیب توسط روابط 3و4 بدست می آیند. در رابطه شماره 3، n شماره روز سال شمسی از اول فروردین است و در رابطه 4، t زمان برحسب ساعت می باشد.
.2 محاسبه تابش خورشید در خارج از جو زمین میزان تابش انرژی خورشید بر روی یک صفحه خارج از جو را در هر لحظه می توان از رابطه 5 به دست آورد.
oh در این رابطه شدت تابش خورشید روی یک صفحه افقی بر حسب 2 وGsc ثابت خورشیدی است که مقدار متوسط تابش خورشید را در واحد زمان به ازای واحد سطح، عمود برراستای تابش در سطح خارجی جو زمین را نشان می دهد.
تابش در طول یک روز برابر با انتگرال رابطه 5، از زمان طلوع آفتاب تا غروب آفتاب است که با استفده از رابطه 6 به دست می آید.
ωs× زاویه ساعت طلوع و غروب خورشید است که برای طلوع منفی و برای غروب مثبت است و از رابطه 7 محاسبه می گردد.
تابش خورشید در اتمسفر در یک فاصله زمانی - 1 − 2 - طبق رابطه 8 بدست می آید.
.3 تابش خورشید در سطح زمین
نور خورشید در عبور از جو زمین به بخش های مختلفی تقسیم می شود، مقداری از آن توسط مولکول های ازن، ذرات آب و ذرات معلق در هوا جذب و پخش می شودو بقیه به سطح زمین می رسد. بنابراین مقدار دریافت انرژی خورشید در سطح زمین کمتر از خارج اتمسفر است. تابش کل رسیده به سطح زمین برابر مجموع تابش مستقیم و پراکنده است که در معادله 9 نشان داده شده است.
h تابش کل ، Ib تابش مستقیم و Id تابش پراکنده خورشید روی سطح افقی و یا زمین برحسب m2ℎ است. از طرفی تابش کل را می توان طبق رابطه 10 با توجه به تابش خارج از اتمسفر و ضریب صافی ساعتی هوا، t بدست آورد.
