Моделирование солнечной энергии для оценки её потенциала. С.В.Онищенко, студент 2 курса инженерно-физического факультета Научный руководитель – П.Ю. Бучацкий, к.т.н., доцент Актуальность данной темы: Солнечные и ветровые энергоустановки, предназначенные для производства электроэнергии или тепла, находят все более широкое практическое применение в мире. Большой интерес представляют комбинированные энергетические комплексы, сочетающие и солнечные, и ветровые установки, что позволяет обеспечить более стабильную выработку энергии. Такие установки дополняют друг друга. Принципиально солнечные и ветровые установки можно разделить на 2 класса: сетевые и автономные. Первые работают сразу на сеть. Всю выработанную энергию они сразу же предоставляют пользователям. Автономные же установки, стоят дороже и более сложны в техническом плане, так как они позволяют аккумулировать энергию на периоды, когда мощность преобразователей падает из-за нестабильности поступления солнечной или ветровой энергии. Оба вида этих установок могут широко применяться в районах не богатых запасами традиционных ресурсов или же в районах, находящихся в труднодоступных местах.[1] Математическое моделирование процесса поступления солнечной энергии Прежде чем начать размещение преобразовательных элементов, нам необходимо рассчитать количество энергии, которое будет поступать от солнца и сколько энергии солнца будет преобразовано в энергию для потребления. Для этого нам нужно рассмотреть математическую модель поступления солнечной энергии, для месторасположения комплекса. определения наиболее оптимального Стоит отметить, что существует 2 основных типа моделей данного процесса: -модель безоблачного неба -модель с учетом облачности[2] Модель безоблачного неба является более простой, так как нам необходимо учесть меньшее количество факторов и обработать меньше данных. Модель неба с учетом облачности является более сложной, но зато она является более точной. Она позволяет получить более точные данные о поступлениях солнечной радиации. Дело в том, что при возникновении облачности, увеличивается коэффициент рассеянной радиации и уменьшается коэффициент прямой. Они не компенсируют друг друга, поэтому общее количество солнечной радиации уменьшается, что приводит к уменьшению получаемой энергии. Стоит отметить, что при без облачном небе так же есть коэффициент отраженной солнечной радиации(но он не слишком велик).[2] Моделирование процесса образования облаков является многофакторной задачей. В соответствии с этим облачность принято представлять как случайную величину с законом распределения, соответствующим реальным статистическим данным актинометрических и метеорологических наблюдений.[3] В данном случае, мы рассмотрим часть модели безоблачного неба, но позволяющую учитывать угол падения солнечных лучей на преобразовательную поверхность и среднее значение отраженной радиации (рассеявшейся при прохождении слоев атмосферы).[4] H= [(1− H D H D 1+ cos(β ) 1− cos(β ) )R+ +ρ ] H H 2 2 где, Hβ - Суммарная суточная радиация , приходящая на поверхность с заданным углом наклона Hd H β ; - доля дисперсной радиации; - суммарная суточная радиация, пришедшая на горизонтальную площадку на поверхности земли; β - угол наклона(угол падения лучей на поверхность); ρ - альбедо местности; Для создания модели поступления солнечной энергии нужно учесть большое количество данных.[4] Входные данные: -географическая широта района моделирования -статистические данные о поступлении солнечной радиации -данные о рассеянной радиации -угол наклона воспринимающей поверхности Выходные данные: -дневные суммы солнечной радиации, поступившей на поверхность заданной ориентации Именно эти факторы позволяют учесть выше приведенные выражения. Литература: 1. Попель, О.С. Атлас ресурсов солнечной энергии на территории России / С.Е. Фрид, Ю.Г. Коломиец, С.В. Киселева, Е.Н. Терехова // Москва Объединенный институт высоких температур РАН. – 2010. – Глава 4. 2. Лукутин, Б.В. Возобновляемые источники электроэнергии / Б.В. Лукуткин // Томск: Изд-во Томского политехнического университета. – 2008. – С. 27-32. 3. Бучацкий, П.Ю. Моделирование инсоляции при управлении фотоветроэнергетическими системами / С.Симанков, А. В.Шопин, П.Ю. Бучацкий // Труды ФОРА. – 2000. - №5 – С. 6-71. 4. Баймиров, М.Е. Математическое моделирование солнечной энергии / М.Е. Баймиров, Н.Г. Джумамухамбетов. // Вестник АГТУ. – 2007. - №4 – С. 260-270.