Statistical analysis of solar radiation models onto inclined planes for climatic conditions of Lower Silesia in Poland

• Autorzy: Włodarczyk D. , Nowak H.

Warianty tytułu

PL

Analiza statystyczna modeli promieniowania słonecznego na płaszczyzny pochylone w warunkach klimatycznych Dolnego Śląska

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the statistical analysis’ results of major models of the solar radiation intensity onto an inclined plane. Models with various degrees of complexity: from the simplest classical isotropic model to the most complex anisotropic model (the Perez model) were analyzed. The data yielded by the theoretical models were compared with a four-year measurement database from the actinometric station in the SolarLAB Photovoltaic Laboratory in Wrocław. Also the potential benefits of using albedo data characteristic of the measurement location versus the classical 0.2 albedo assumption were examined.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy statystycznej większości znanych z literatury przedmiotu modeli natężenia promieniowania słonecznego na płaszczyznę pochyloną. Cechą różniącą poszczególne modele jest odmienne traktowanie promieniowania rozproszonego: od najprostszego, klasycznego modelu izotropowego po najbardziej rozbudowany model anizotropowy Pereza. Jest to pierwsza tak kompleksowa analiza modeli promieniowania słonecznego na płaszczyzny pochylone przeprowadzona w polskich warunkach aktynometrycznych. Dane pochodzące z modeli teoretycznych porównano z danymi pomiarowymi ze stanowiska aktynometrycznego w Laboratorium Fotowoltaicznym SolarLAB Politechniki Wrocławskiej. Dane mierzono w okresie od grudnia 2002 do października 2006 wykorzystując do tego pyranometry CM21 Kipp&Zonen. Dane pomiarowe zostały poddane procedurze kontroli jakości danych aktynometrycznych CIE [24], pozwalającej na eliminację danych błędnych, związanych np. z awariami systemu pomiarowego, przeszkód terenowych itd. Wyniki analizy statystycznej w sposób bezsprzeczny potwierdziły wyższość modeli anizotropowych nad modelami izotropowymi oraz pseudoizotropowymi. Wśród modeli anizotropowych najlepsze wyniki uzyskiwały modele uwzględniające w teorii obszar nieboskłonu nad horyzontem emitujący promieniowanie rozproszone. Zbadano także potencjalne korzyści ze stosowania miesięcznych danych albedo charakterystycznych dla lokalizacji pomiaru względem klasycznego założenia dla albedo wynoszącego w skali całego roku 0,20. Nie stwierdzono znaczących różnic w wynikach przy stosowaniu obu podejść modelowania promieniowania odbitego.

Słowa kluczowe

EN

intensity of solar radiation; actinometric measurements; statistical analysis; albedo

PL

promieniowanie słoneczne; promieniowanie rozproszone; modelowanie promieniowania

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 9, no 2
• Strony: 127--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Włodarczyk D.

autor

Nowak H.

• Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 25, 50-370 Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1] Liu B., Jordan R.: Daily insolation on surfaces tilted towards the equator, Trans. ASHRAE, 1962, pp. 526−541.
• [2] Koronakis P.: On the choice of the angle of tilt for south facing solar collectors in the Athens basin area, Solar Energy, 36, 1986, pp. 217−225.
• [3] Jimenez J., Castro Y.: Solar radiation on sloping surfaces with different orientations in Granada, Spain, Solar Energy, 28, 1982, pp. 257−262.
• [4] Iqbal M.: An introduction to solar radiation, Academic Press, Canada, 1983.
• [5] Bugler J.: The determination of hourly insolation on an inclined plane using a diffuse irradiance model based on hourly measured global horizontal insolation, Solar Energy, 19, 1977, pp. 477−491.
• [6] Temps R., Coulson K.: Solar radiation incident upon slopes of different orientations, Solar Energy, 19, 1977, pp. 179−184.
• [7] Klucher T.: Evaluation of models to predict insolation on tilted surfaces, Solar Energy, 23, 1979, pp. 111−114.
• [8] Hay J., Davies J.: Calculation of the solar radiation incident on a inclined surface, Proceedings First Canadian Solar Radiation Data Workshop, 1980, pp. 59−72.
• [9] Ma C., Iqbal M.: Statistical comparison of models for estimating solar radiation on inclined surfaces, Solar Energy, 31, 1983, pp. 313−317.
• [10] Skartveit A., Olseth J.: Modelling slope irradiance at high latitudes, Solar Energy, 38 1987, pp. 271−274.
• [11] Reindl D., Beckman W., Duffie J.: Evaluation of hourly tilted surface radiation models, Solar Energy, 45, 1990, pp. 9−17.
• [12] Gueymard C.: An anisotropic solar irradiance model for tilted surfaces and its comparison with selected engineering algorithms, Solar Energy, 38, 1987, pp. 367−386, Erratum, Solar Energy, 40, 1988, pp. 175.
• [13] Muneer T.: Solar Radiation and Daylight Models, 2nd edition, Elsevier Butterworth-Heinemann, 2004.
• [14] Perez R., Ineichen P., Seals R., Michalsky J., Stewart R.: Modelling daylight availability and irradiance components from direct and global irradiance, Solar Energy, 44, 1990, pp.271−289.
• [15] Kossecka E., Chochowski A., Czekalski D.: Analysis of estimated and measured solar radiation on a tilted surface, Archives of Civil Engineering, 49, 2003, pp. 531−544.
• [16] Kossecka E., Chochowski A., Czekalski D.: Comparison of measured at SGGW station and calculated solar radiation on a tilted surface, Archives of Civil Engineering, 49, 2003, pp. 241−251.
• [17] Włodarczyk D., Nowak H.: Modelling of the solar radiation onto inclined planes (in Polish). XI Polish Scientific Technical Conference: Building Physics in Theory and Practice, Łódź, 2007, Poland, pp. 305−310.
• [18] Włodarczyk D., Nowak H.: Estimation of a diffuse fraction from hourly global horizontal data from Wroclaw (in Polish), I International Conference on Solar Energy and Ecobuildings: "Renewable Energy. Innovative Ideas and Technologies for Buildings", Solina, 2006, Poland, pp. 549−556.
• [19] Włodarczyk D., Nowak H.: Diffuse sky radiation models' accuracy analysis based on measurement data for Lower Silesia region, Archives of Civil Engineering, 3, 2008.
• [20] Jimenez J., Castro Y.: Solar radiation on sloping surfaces with different orientations in Granada, Spain, Solar Energy, 28, 1982, pp. 257−262.
• [21] Hamilton H., Jackson A.: A shield for obtaining diffuse sky radiation from portions of the sky, Solar Energy, 34, 1985, pp. 121−123.
• [22] Liu B., Jordan R.: The long term average performance of flat plate solar energy collectors, Solar Energy, 7, 1963, pp. 53−74.
• [23] Podogrocki J. (red.): Development of comparative heating season for estimating energy use in buildings (in Polish), Part II. Development of actinomertic characteristics. IMGW, Warsaw 1990, Poland.
• [24] Keindrick D.: Guide to recommended practice of daylight measurement, International Commission on Illumination (CIE), Report No. CIE-108, Wien, Austria, 1994.
• [25] Notton G., Cristofari C., Muselli M., Poggi P.: Calculation of an hourly basis of solar diffuse irradiations from global data for horizontal surface in Ajaccio, Energy Conversion and Management, 45, 2004, pp. 2849−2866.