Для того, чтобы определить среднее количество солнечных

К вопросу о применении солнечной энергетики в Волгоградской
области
Баркова Н.В. – студентка ВФ МЭИ
Ерохин Ф.А. – студент ВФ МЭИ
Науч. рук. Болдырев И.А. – к.т.н.,
доцент, зав НИО
Для оценки эффективности использования солнечной энергии в
Волгоградской области были произведены расчеты. Объектом
исследования стали солнечные панели, установленные на территории
филиала МЭИ в г. Волжском.
Исследуемая солнечная энергетическая установка (СЭУ) состоит из 8
солнечных панелей размером 1140*670*35 мм каждая. Номинальная
мощность одной панели P = 100 Вт, номинальное напряжение – 12В.
Схема соединения панелей последовательно-параллельная. Таким образом,
номинальная мощность всей СЭУ – 800 Вт, номинальное напряжение – 48
В.
Для оценки эффективности использования СЭУ был произведен
расчет вырабатываемой мощности СЭУ при оптимальной ориентации
приёмной площадки и сравнительный анализ СЭУ с горизонтальным и
вертикальным положением панелей (при ориентации на юг).
Годовая выработка энергии СЭУ прямо пропорциональна количеству
часов солнечного сияния и мощности самой установки.
Среднее количество солнечных дней в году в городе Волжском
составляет N’≈ 186 суток, по данным [2].
Учитывая влияние ослабления солнечного излучения вследствие
недостаточной интенсивности солнечного излучения в утренние и
вечерние часы (мала высота Солнца над горизонтом), затенения Солнца
облаками, сильного увеличения мутности атмосферы (аэрозоли, пыль,
пары), получаем, что число часов солнечного сияния достигает величины
N = 2200 в год (приблизительно 92 дня).
Таким образом, получаем, что исследуемая СЭУ при
оптимизированной ориентации приемной площадки (при эффективном
угле её наклона и азимуте) и отслеживании движения Солнца будет
работать на полную мощность 2200 часов в год, что соответствует:
E’год = P·N = 800·2200 = 4,82 кВт·ч в сутки.
Произведем анализ эффективности различного положения панелей.
Рассмотрим диаграмму инсоляции для различных углов установки
панелей (рисунок 1), построенную по данным [3].
Рисунок 1- Диаграмма инсоляции для различных углов установки
Как видно из графика, в наиболее энергодефицитный период с
октября по март более оптимальной является вертикальная неподвижная
установка. В период длинных дней с апреля по август горизонтальная
панель по своей эффективности опережает вертикальную, т.к. в этот
период светлое время суток составляет примерно 15 часов, а в передней
(рабочей) полусфере вертикальной панели Солнце может находиться не
более 12 часов, остальные 3 часа (20% светового дня) оно находится
позади неё. Если же учесть, что при углах падения более 60° доля
отражённого от поверхности панели света начинает стремительно расти, а
её эффективная площадь сокращается вдвое и более, то время
эффективного восприятия солнечного излучения для такой панели не
превышает 7 часов — то есть менее 50% от общей продолжительности дня.
Таким образом, можно сделать вывод, что горизонтальная установка
панелей гораздо эффективней вертикальной установки при отсутствии
затенения.
Тем не менее, очевидно, что и СЭУ с горизонтальным и
вертикальным
положением
панелей
являются
гораздо
менее
эффективными, чем СЭУ, отслеживающие движение солнца. В некоторые
периоды их эффективность уступает эффективности подстроечных
панелей примерно на 30 %.
Список литературы
1.
В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, Н.К.Малинин
Солнечная энергетика:учеб. Пособие для вузов / В.И. Виссарионов, Г.В.
Дерюгина, В.А. Кузнецова, Н.К.Малинин; под ред. В.И. Виссарионова. М.:Издательский дом МЭИ, 2008. – 276с.
2.
http://volgograd-meteo.ru/volzhskij/pivot/solar-geometry
3.
http://khd2.narod.ru/gratis/solar.htm