Wpływ kąta nachylenia i czasu jego regulacji na nasłonecznienie kolektora lub panelu fotowoltaicznego

• Autorzy: Olczak P. , Kryzia D. , Pepłowska M. , Olek M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2018.12.5

Warianty tytułu

EN

Influence of Inclination Angle and its Adjustment Time on Insolation of Collector or Photovoltaic Panel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi charakteryzuje się nierównomiernością rozkładu w poszczególnych dniach w roku, co ma wpływ na uzyski energii. Jedną z metod zwiększenia rocznych uzysków energii odbiornika słonecznego jest sezonowa regulacja stopnia nachylenia jego płaszczyzny. Największy uzysk energii słonecznej występuje w sytuacji, gdy powierzchnia odbiornika jest prostopadła do kąta padania promieni słonecznych. Celem pracy jest oszacowanie najbardziej korzystnego kąta nachylenia odbiornika w okresie wiosenno-letnim oraz okresie jesienno-zimowym, zlokalizowanego w Warszawie. Ponadto określenie momentów w czasie, w którym powinna nastąpić zmiana kąta nachylenia. W pracy wykorzystano godzinowe wartości natężenia promieniowania bezpośredniego oraz rozproszonego w typowym roku meteorologicznym. Zastosowano model Haya, Davisa, Kluchera, Reindla (HDKR). Dwukrotnie w ciągu roku przestawienie kąta nachylenia powierzchni odbiornika, tj. zarówno w sezonie jesienno-zimowym, jak i wiosenno-letnim (β1 = 19°, β2 = 49°) zwiększy uzysk dostępnego nasłonecznienia w stosunku do maksymalnego uzysku liczonego bez przestawienia kąta (β = 28°) o 17 kWh (1,6%). Optymalny czas przestawienia kąta nachylenia odbiornika z położenia jesienno-zimowego na wiosenno- letnie stanowi przełom 99 i 100 dnia roku, a z położenia wiosenno-letniego na jesienno-zimowe przełom 271 i 272 dnia roku.

EN

The solar radiation reaching the Earth’s surface is characterized by uneven distribution over individual days throughout the year, which has an influence on the energy yields. One of the methods of increasing the annual energy yields on the solar receiver is the seasonal adjustment of the angle of inclination of the receiver plane. The largest yield of the solar energy occurs when the surface of the receiver is perpendicular to the angle of incidence of sunlight. The purpose of the work is to estimate, for Warsaw, the most favourable receiver inclination angle for the spring and summer and for the autumn and winter periods as well as definition of the moment in time when the angle of inclination should change. The work uses hourly values of the intensity of direct and scattered radiation for a typical meteorological year. The models of Hay, Davis, Klucher, Reindel (HDKR) were used for the calculation. The use of a seasonal solution to change the inclination angle of the surface twice a year, i.e. both in the autumn and winter and spring and summer seasons (β1 = 19°, β2 = 49°) will allow increasing the yield by 17 kWh (1.6%) of available insolation in relations to the maximum yield calculated without changing the angle (β = 28°). The optimum adjustment of the angle of inclination from the autumn-winter to spring and summer positions should be made at the turn of the 99th and 100th day of the year, and from the spring-summer to autumnwinter positions at the turn of 271 and 272 of the year.

Słowa kluczowe

PL

kolektory słoneczne; panele fotowoltaiczne; promieniowanie słoneczne; kąt nachylenia

EN

solar collectors; photovoltaic panels; solar radiation; inclination angle

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 49, nr 12
• Strony: 506--509
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Olczak P.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią, Polska Akademia Nauk w Krakowie [e-mail]

autor

Kryzia D.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią, Polska Akademia Nauk w Krakowie [e-mail]

autor

Pepłowska M.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią, Polska Akademia Nauk w Krakowie [e-mail]

autor

Olek M.

• Katedra Procesów Cieplnych, Ochrony Powietrza i Utylizacji Odpadów, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Beckman William A., John A. Duffie, Douglas. T. Reindl. 1990. "Evaluation of Hourly titled Surface Radiation Models". Solar Energy 45 (1) : 9-17.
• [2] Chwieduk Dorota. 2006. "Modelowanie i analiza pozyskiwania oraz konwersji termicznej energii promieniowania słonecznego w budynku". IPPT PAN, Warszawa.
• [3] GeoModel Solar. "Global Horizontal Irradiation". http://solargis. info/doc/_pics/freemaps/1000px/ghi/SolarGIS-Solar-map-Europe-en.png (data uzyskania dostępu: 12.22.2015).
• [4] Karlsson Joakim. 2001. “Windows - Optical Performance and Energy Efficiency". Acta Universitatis Upsaliensis. Uppsala.
• [5] Ministerstwo Infrastruktury i Rozwoju. "Wskaźniki emisji i wartości opałowe paliwa oraz typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski do obliczeń energetycznych budynków". www.mir.gov.pl/strony/zadania/budownictwo/danedo-swiadectw-charakterystyki-energetycznej-budynkow (data uzyskania dostępu: 07.23.2015).
• [6] Olczak Piotr, Dominik Kryzia. 2016. "Opłacalność zastosowania kolektorów słonecznych w modernizowanej instalacji ciepłej wody użytkowej domu jednorodzinnego". Ciepłownictwo, Ogrzewnictowo, Wentylacja. 47 (3): 94-99.
• [7] Olczak Piotr, Dominik Kryzia, Małgorzata Olek. 2017. "Ekonomiczna efektywność zastosowania stelaża w instalacji solarnej ‒ studium przypadku". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja. 48 (8): 331-334.
• [8] Olek Małgorzata, Piotr Olczak, Dominik Kryzia. 2016. "The sizes of Flat Plate and Evacuated Tube Collectors with Heat Pipe area as a function of the share of solar system in the heat demand". E3S Web of Conferences (10): 1-9.
• [9] Pluta Zbysław. 2011. "Evacuated tubular or classical flat plate solar collectors?". Journal of Power Technologies 91 (3): 158-164.
• [10] Suman Siddhart, Mohd. Kaleem Khan, Manabendra Pathak. 2015. "Performance enhancement of solar collectors - a review." Renewable and Sustainable Energy Reviews (49): 192-210.