Журнал «Светотехника» №5

Дата публикации 16/10/2020
Страница 67-72

Расчёт оптимального угла наклона для выработки максимальной энергии от солнечной панели с использованием моделей ясного неба и интенсивности падающих лучей «СВЕТОТЕХНИКА», 2020, № 5

Авторы статьи:

Мухаммад Алим Захид (Muhammad Aleem Zahid), Ганеш Т. Чаван (Ganesh T. Chavan), Янг Хюн Чо (Young Hyun Cho), Джунсин Ы (Junsin Yi)

Мухаммад Алим Захид (Muhammad Aleem Zahid), M. Sc. Родился в Равалпинди, Пакистан, в 1990 году. Он получил степень бакалавра и магистра в области электротехники в Инженерно-Технологический Университете Таксилы, Пакистан, в 2012 и 2016 годах. Он занимается кандидатской диссертацией по электротехнике в Университете Сунгкюнкван (SKKU), Сувон, Южная Корея. Область интересов – фотоэлектрические модули и технологии солнечных батарей

Ганеш Т. Чаван (Ganesh T. Chavan), M. Sc., Ph.D. Получил степень магистра в 2014 году и степень кандидата наук в Университете Солапура (Солапур, Индия) в 2017 году по специальности в области материаловедения. Он является соискателем на степень Ph.D. в Университете Сунгкюнкван (SKKU), Сувон, Южная Корея. В настоящее время его научные интересы включают кремниевые гетеропереходные солнечные элементы, двусторонние солнечные элементы, различные типы светопрозрачных проводящих оксидов для солнечных элементов, генерацию солнечной энергии в водород и применение суперконденсаторов

Янг Хюн Чо (Young Hyun Cho), Ph.D. Получил степень бакалавра и магистра по электротехнике в Университете Ханьян и Университете Нового Южного Уэльса в 1987 и 1994 годах соответственно, а также степень доктора философии по фотоэлектрической инженерии в Университете Нового Южного Уэльса в 2009 году. Он является профессором-исследователем Университета Сунгкьюнкван (SKKU), Сувон, Южная Корея. Он является вице-президентом Комитета Корейского Фотоэлектрического Общества

Джунсин Ы (Junsin Yi), Ph.D. Родился в Сеуле, Корея, в 1962 году. В 1989 году он получил степень бакалавра в области электроники и электротехники в Корейском Университете Сунгкюнкван. Он получил степень магистра и доктора наук в области электроники и электротехники в Государственном Университете Нью-Йорка, Университете Буффало, США в 1991 и 1994 годах соответственно, в настоящее время он работает профессором в Университете Сунгкюнкван (SKKU), Сувон, Южная Корея. Его основной научный интерес – солнечные элементы и тонкоплёночный транзистор

Аннотация

В этой статье были проанализированы и внедрены модели представления ясного неба и интенсивности падающих лучей для достижения максимальной электроэнергии, производимой солнечной (фотоэлектрической, далее ФЭ) панелью. Выбранные модели включают не только параметры, зависящие от местоположения, но и факторы окружающей среды, такие как мутность Линке (включая аэрозоли, поглощение из-за различных газов, рассеяние Рэлея), облачный покров, альбедо, заметные водяные пары. ФЭ панель мощностью 250 Вт была использована в качестве эталона для проверки выходной электроэнергии для данного положения, заданного широтой и долготой местоположения. Показано, что угол наклона панели 27°, ориентированный на юг, является оптимальным для каждого рассмотренного местоположения. Например, для положения Нагпур, Индия (21,14° с.ш., 79,08° в.д.) разница вычисленной электроэнергии с фактической, полученной с помощью пиранометров, пиргелиометров и люксметров, установленных Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL, The National Renewable Energy Laboratory), составляет всего 0,35 %. Таким образом, величина электроэнергии может быть вычислена путём объединения моделей представления ясного неба и интенсивности падающих лучей с заданной точностью.

Список использованной литературы

1. Schiermeier Q, Tollefson J, Scully T, Witze A, Morton O. Energy alternatives: Electricity without carbon. // Nature News. 2008 Aug 13;454 (7206):816–23.
2. Ulfat I, Javed F, Abbasi FA, Kanwal F, Usman A, Jahangir M, Ahmed F. Estimation of solar energy potential for Islamabad, Pakistan. // InTerragreen 2012: Clean Energy Solutions for Sustainable Environment (CESSE) 2012 (Vol. 18, pp. 1496–1500). Elsevier.
3. Li DH, Lam JC. Measurements of solar radiation and illuminance on vertical surfaces and daylighting implications. // Renewable energy. 2000 Aug 1;20(4):389–404.
4. Xu CY, Singh VP. Dependence of evaporation on meteorological variables at different time‐scales and intercomparison of estimation methods. // Hydrological processes. 1998 Mar 15;12(3):429–42.
5. Ineichen P, Guisan O, Perez R. Ground-reflected radiation and albedo. // Solar Energy. 1990 Jan 1;44(4):207–14.
6. Yu C, Khoo YS, Chai J, Han S, Yao J. Optimal orientation and tilt angle for maximizing in-plane solar irradiation for PV applications in Japan. // Sustainability. 2019 Jan;11(7):2016.
7. Khoo YS, Nobre A, Malhotra R, Yang D, Rüther R, Reindl T, Aberle AG. Optimal orientation and tilt angle for maximizing in-plane solar irradiation for PV applications in Singapore. // IEEE Journal of photovoltaics. 2013 Dec 12;4(2):647–53.
8. Benghanem M. Optimization of tilt angle for solar panel: Case study for Madinah, Saudi Arabia. // Applied Energy. 2011 Apr 1;88 (4):1427–33.
9. Skeiker K. Optimum tilt angle and orientation for solar collectors in Syria. // Energy Conversion and Management. 2009 Sep 1;50 (9):2439–48.
10. Noia M, Ratto CF, Festa R. Solar irradiance estimation from geostationary satellite data: I. Statistical models. // Solar Energy. 1993 Dec 1;51 (6):449–56.
11. Ineichen P, Perez R. A new airmass independent formulation for the Linke turbidity coefficient. // Solar Energy. 2002 Sep 1;73(3):151–7.
12. Duffie JA, and Beckman WA, 2006. Solar engineering of thermal processes, America.
13. Marion B. A model for deriving the direct normal and diffuse horizontal irradiance from the global tilted irradiance. // Solar Energy. 2015 Dec 1; 122:1037–46.
14. Reno MJ, Hansen CW, Stein JS. Global horizontal irradiance clear sky models: Implementation and analysis. // SANDIA report SAND2012–2389. 2012 Mar.
15. Mellit A, Kalogirou SA, Shaari S, Salhi H, Arab AH. Methodology for predicting sequences of mean monthly clearness index and daily solar radiation data in remote areas: Application for sizing a stand-alone PV system. // Renewable Energy. 2008 Jul 1;33(7):1570–90.
16. Klucher TM. Evaluation of models to predict insolation on tilted surfaces. // Solar energy. 1979 Jan 1;23(2):111–4.
17. Liu BY, Jordan RC. The long-term average performance of flatplate solar-energy collectors: with design data for the US, its outlying possessions and Canada. // Solar energy. 1963 Apr 1;7(2):53–74.
18. Perez R, Ineichen P, Seals R, Michalsky J, Stewart R. Modeling daylight availability and irradiance components from direct and global irradiance. // Solar energy. 1990;44(5):271–89.
19. Menicucci DF, Fernandez JP. Users manual for PVFORM: A photovoltaic system simulation program for stand-alone and grid-interactive applications. // Sandia National Labs., Albuquerque, NM (United States); 1989 Oct 1.

Ключевые слова

Рекомендуемые статьи

Смотреть все статьи