ГЛАВА 2
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В СИРИИ С УЧЕТОМ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
2.1. Особенности радиационно-климатических условий Сирии.
Истощение собственных топливно-энергетических ресурсов Сирии, наряду с ростом цен на производство энергии и ухудшением экологической обстановки являются стимулом развития энергосберегающих технологий на базе возобновляемых, экологически чистых источников энергии, среди которых наиболее перспективным является солнечное излучение [3]. В этом направлении ориентированы международные программы INTAS и TASIS, отдельные результаты которых уже успешно реализованы на практике, хотя доля нетрадиционных видов энергии, используемых для нужд энергоснабжения, все еще остается незначительной. Солнечную энергию можно преобразовать в электрическую энергию, использовать для горячего водоснабжения, отопления, кондиционирования воздуха, тепличного хозяйства и других целей. Однако в каком бы преобразованном виде энергия солнца не использовалась, необходимо располагать данными об интенсивности как прямой, так и рассеянной солнечной радиации. Для этого необходимы сведения о географических особенностях и климатических условиях регионов, в том числе, о температуре воздуха, количестве осадков, скорости ветра, облачности и температуре сетевой воды, используемой в качестве теплоносителя в солнечной системе теплоснабжения.
Следовательно, для решения задач, связанных с увеличением масштаба использованной солнечной энергии в Сирии, наряду с другими нетрадиционными источниками, необходимо исследовать возможности ее применения в местных регионах.
Поскольку солнечное излучение преимущественно является коротковолновым, то применение его возможно только в интервале длин волн 0,3 - 2,4 мкм, с учетом поправок на рассеяние и поглощение атмосферой Земли. Плотность потока солнечной радиации относительно невелика и распределение ее на поверхности земного шара крайне неравномерно. В каждой точке земли интенсивность солнечного излучения зависит от географической широты местности, времени, атмосферных и климатических условий. Годовое количество солнечной энергии приходящееся 1 м2 поверхности Земли, составляет около 3000 МДж/м2 на севере Европы (Финляндия, Норвегия, Швеция), 3500 - 4000 МДж/м2 в центральной Европе (страны Бенилюкса, Германия, Австрия, Украина, Польша и др.), 4000 - 5000 МДж/м2 на юге Европы (Испания, Португалия, Италия и др.), 4000 - 6000 МДж/м2 в США и 7000 - 8000 МДж/м2 в Австралии. Максимальные значения порядка 8000 МДж/м2 зафиксированы преимущественно в пустынных районах Африки, Азии и Австралии [62,63].
В Сирии годовое поступление солнечного излучения составляет 4500 - 5500 МДж/м2 [86]. Т.о. этот показатель превышает значения, характерные для гелиотехнически развитых стран (Швеция, Германия, США и др.).
Однако среднегодовое количество солнечной энергии - слишком укрупненный показатель, необходимо выполнить оценку возможностей регионов Сирии в различные периоды годового цикла.
Основными элементами радиационно-солнечного режима излучения являются суммарная радиация, состоящая из прямой и рассеянной солнечной радиации.
Поток Н0 солнечной суммарной внеатмосферной суточной радиации на горизонтальную поверхность определяется по формуле [35]
, (2.1)
где IS = - солнечная постоянная (1353 Вт/м2 );
n - порядковый номер дня года;
? - географическая широта местности;
?S - часовой угол восхода солнца, который можно определить как
cos(?S ) = - tg(?) ? tg(?), (2.2)
? - склонение солнца (угловое положение Солнца в солнечный полдень относительно плоскости экватора, положительное для северного полушария, которое можно определить по формуле Купера
. (2.3)
На основе выражений (2.1 - 2.3) с использованием возможностей Excel и MathCAD для середины каждого месяца года расчетным путем получены значения внеатмосферной суточной радиации для Сирии и Украины и построены графики H0 (рис. 2.1), которые можно рекомендовать для инженерных расчетов солнечных энергетических систем.
Рис. 2.1. Внеатмосферная суточная радиация в регионах Сирии и Украины по месяцам года
Изменение интегрального внеатмосферного излучения не более [35], а изменение расстояния между Землей и Солнцем оказывает влияние на изменение плотности потока внеземного не более .
Солнечное излучение, достигающее поверхности Земли, уменьшается из-за атмосферного рассеивания, поглощения, а также из-за изменения расстояния между Землей и Солнцем. Солнечная радиация зависит от месяца и дня года, времени суток и географической широты местности.
С учетом географической широты местности угол падения прямого солнечного излучения на горизонтальную поверхность в полдень для произвольного дня равен [35]
?z = ? - ? (2.4)
Высота солнцестояния равна ? = 90 - ?z (2.5)
Следовательно, в течение светового дня угол ? между направлением на Солнце и горизонтальной поверхностью будет изменяться циклично, а функция потока солнечного излучения, поступающего на горизонтальную поверхность, может быть представлена отрезком синусоиды в пределах суток, т.е. период колебания равен 2? и эквивалентен 24 часам. Начальная фаза колебаний (-?/2), так как нуль часов соответствует полуночи. Угол ? можно определить по уравнению
? = (90 - ? ) ? sin(15? t -90) + ? , (2.6)
где t - суточное время, ч
либо ? = (90 - ? ) ? sin(t -?/2) + ? , (2.7)
где ? - суточное время, рад.
Начал
- Київ+380960830922