ZÁVISLOSTI DOPADAJÍCÍ ENERGIE SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ NA PLOCHU
Jaroslav Peterka Fakulta umění a architektury TU v Liberci
[email protected]
Konference „enef“ Banská Bystrica 16. – 18. 10. 2012
ALTERNATIVNÍ ZDROJE ENERGIE 2012 KONFERENCE KROMĚŘÍŽ 10. – 12. 7. 2012
Možné 4 cesty dalšího vývoje fototermálního využití sluneční energie: 1. Fotovoltaickotermální kolektory 2. TČ výkonově pouze pro solární soustavu 3. Využití rodinných bazénů pro podzimní akumulaci solárního tepla 4. Střechy pro fotovoltaiku, pro kolektory fasády
1. GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ DRAH SLUNCE
2. NEMĚNNÉ INTERVALY
3. ORIENTACE DOMU S - J
4. ORIENTACE DOMU SV - JZ
ÚVOD ZADÁNÍ: RŮZNÉ PROSTOROVÉ, ENERGETICKÉ I ČASOVÉ ÚLOHY PŮSOBENÍ SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ NA OBECNĚ ORIENTOVANÉ PEVNÉ I POHYBLIVÉ PLOCHY V PROSTORU, NAPŘ. FASÁDY, JAKÉKOLIV STŘECHY, KOLEKTORY
Výsledek: Analýzy optimálních poloh různých ploch, optimalizace energetických výsledků, časový průběh přímého osvitu, podpora zkvalitnění činnosti solárních soustav apod.
KOLEKTORY NA FASÁDĚ A ORIENTACE OBJEKTU
Obr. 1 Oslunění fasád S, J, V, Z [W.m-2]
Obr. 2 Oslunění fasád SV, JV, JZ, SZ [W.m-2]
KOLEKTORY NA FASÁDĚ A ORIENTACE OBJEKTU
Teoretická červnová měsíční bilance krychle o hraně 1 m orientované S – J je 634,76 kWh Teoretická červnová měsíční bilance krychle o hraně 1 m orientované SV – JZ je 655,80 kWh Rozdíl dopadlé sluneční energie 3 % je pro červen zanedbatelný, dominantní je jen posun časového těžiště dopadu. Při řešení stejného problému v prosinci by dominantní zisk měla jižní fasáda, poté JV a JZ fasáda a poslední by byly východní a západní fasáda.
DOPADAJÍCÍ ENERGIE NA POHYBLIVÉ KOLEKTORY
Popis poloh:
Teor. denní bilance:
Křivka A poloha 1 α = 0 o
8,75 kWh.m-2
Křivka B poloha 1 α = 30 o 8,86 kWh.m-2 Křivka C poloha 1 α = 90 o 3,17 kWh.m-2 Křivka D poloha 2 α = 30 o 12,38 kWh.m-2 Křivka E poloha 3
13,45 kWh.m-2
Křivka F poloha 4
7,80 kWh.m-2
Obr. 3 Dopadající sluneční energie na pohyblivé plochy [W.m-2]
DOPADAJÍCÍ ENERGIE PRO POLOHU 2
Obr. 4 Průběh okamžitých hodnot dopadajícího slunečního záření pro polohu 2 s různými sklony [W.m-2]
BILANCE PRO POLOHU 2
Měsíc
Sklon [o] 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
VI
160
188
211
226
235
237
232
220
200
175
VIII
135
163
185
202
212
217
214
206
190
170
Tab. 1 Optimální pevný letní sklon pro otočnou polohu za Sluncem je cca 50 o [kWh.m-2.měs-1]
REDUKCE CELOROČNÍ DOPADAJÍCÍ ENERGIE PRO POLOHU 1
Sklon [o]
Orientace [o]
0
15
30
45
60
75
90
180 150 210 120 240 90 270 60 300 30 330 0 360
1 1 1 1 1 1 1
1,16 1,13 1,08 1,01 0,94 0,9 0,88
max 1,23 1,19 1,09 0,96 0,81 0,71 0,7
1,22 1,17 1,05 0,88 0,67 0,46 0,47
1,13 1,08 0,96 0,77 0,54 0,29 0,12
0,96 0,93 0,82 0,65 0,42 0,19 0,05
0,74 0,72 0,65 0,51 0,32 0,13 min 0,03
Obr. 5 Mapy dopadajícího slunečního záření na území ČR [kWh.m-2.rok-1] Tab. 2 Redukční koeficienty v červnu dopadající sluneční energie na různě orientované a skloněné plochy kolektorů vůči horizontální ploše [-]
BILANČNÍ VLIV DOPADAJÍCÍ ENERGIE NA NEPŘESNOU PLOCHU Orientace [o]
Sklon [o]
176
34
266
33
177
178
181
182
267 268
269
269
29 270
269
269
269
269 270
270 270
267 268
269
28
184
267 267
27
183
266
267
31
26
180 266
32
30
179
270 270
270
270
Tab. 3 Měsíční bilance dopadající sluneční energie 4 stupně na každou stranu od „optimální“ polohy [kWh.m-2.měs-1]
VLIV STEJNÉ ZEMĚPISNÉ ŠÍŘKY PRO POLOHU 1
Místo Zeměpisná délka [o]
EG [kWh. .m-2.měs-1]
Prům. zač. oslun. [hod]
Prům. Prům. konec denní oslun. [hod] oslun. [hod]
Prachatice
14
263
3:56
20:14
16:18
Třeboň
15
263
3:52
20:10
16:18
263
3:27
19:45
16:18
Prešov
21,2
Tab. 4 Měsíční bilance dopadající sluneční energie pro místa na stejné rovnoběžce
VLIV STEJNÉ ZEMĚPISNÉ DÉLKY PRO POLOHU 1 ID
Azimut Výška Slunce [o] Slunce [o]
γ [o]
Zem. šířka [o]
IP
54
915
148
180,4
47,4
0
53
920
148
180,4
48,4
0
52
924
148
180,5
49,4
0
51
929
148
180,5
50,4
0
50
933
147
180,5
51,4
0
49
937
147
180,5
52,4
0
48
941
146
180,5
53,4
0
[W.m-2]
Tab. 5 Okamžitý vliv dopadající sluneční energie pro místa na stejném poledníku
SKUTEČNÁ DOBA OSLUNĚNÍ KU TEORETICKÉ DOBĚ SLUNEČNÍHO SVITU Sklon [o]
Orient. [o]
0
15
30
45
60
75
90
Sever 0
1
1
1
1
1
0,57
0,43
30
1
1
1
1
0,65
0,49
0,4
60
1
0,93
0,82
0,69
0,59
0,5
0,44
Východ 90
1
0,89
0,79
0,7
0,62
0,56
0,5
120
1
0,89
0,8
0,74
0,68
0,62
0,56
150
1
0,89
0,82
0,77
0,72
0,66
0,6
Jih 180
1
0,88
0,81
0,75
0,7
0,64
0,57
Tab. 6 Redukční koeficienty oslunění různě osazených kolektorů k horizontální ploše [-]
5. ORIENTACE IDEÁLNÍHO DOMU
6. ŘEZY IDEÁLNÍM DOMEM
ZÁVĚR
Řešené závislosti jsou pouze malou ukázkou možností využití PC v solární energetice
Potvrzují však, že sluneční energie je dobře prozkoumána, má fyzikální i energetický základ, každoročně se zákonitě opakuje
Otázkou dalšího vývoje je, jak rychle se bude dále zvyšovat účinnost přeměny dopadlé sluneční energie na teplo a jeho stále dlouhodobější akumulace
OBRAZOVÉ ZAJÍMAVOSTI
Sníh
OBRAZOVÉ ZAJÍMAVOSTI
Mráz
OBRAZOVÉ ZAJÍMAVOSTI
Holubi
OBRAZOVÉ ZAJÍMAVOSTI
ZOO Liberec: výkonový displej v zrcadle
DĚKUJI ZA POZORNOST
[email protected]
