ZÁVISLOSTI DOPADAJÍCÍ ENERGIE SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ NA PLOCHU Jaroslav Peterka Fakulta umění a architektury TU v Liberci jaroslav.peterka@tul.cz Konference enef Banská Bystrica 16. 18. 10. 2012
ALTERNATIVNÍ ZDROJE ENERGIE 2012 KONFERENCE KROMĚŘÍŽ 10. 12. 7. 2012 Možné 4 cesty dalšího vývoje fototermálního využití sluneční energie: 1. Fotovoltaickotermální kolektory 2. TČ výkonově pouze pro solární soustavu 3. Využití rodinných bazénů pro podzimní akumulaci solárního tepla 4. Střechy pro fotovoltaiku, pro kolektory fasády
1. GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ DRAH SLUNCE
2. NEMĚNNÉ INTERVALY
3. ORIENTACE DOMU S - J
4. ORIENTACE DOMU SV - JZ
ÚVOD ZADÁNÍ: RŮZNÉ PROSTOROVÉ, ENERGETICKÉ I ČASOVÉ ÚLOHY PŮSOBENÍ SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ NA OBECNĚ ORIENTOVANÉ PEVNÉ I POHYBLIVÉ PLOCHY V PROSTORU, NAPŘ. FASÁDY, JAKÉKOLIV STŘECHY, KOLEKTORY Výsledek: Analýzy optimálních poloh různých ploch, optimalizace energetických výsledků, časový průběh přímého osvitu, podpora zkvalitnění činnosti solárních soustav apod.
KOLEKTORY NA FASÁDĚ A ORIENTACE OBJEKTU Obr. 1 Oslunění fasád S, J, V, Z [W.m -2 ] Obr. 2 Oslunění fasád SV, JV, JZ, SZ [W.m-2]
KOLEKTORY NA FASÁDĚ A ORIENTACE OBJEKTU Teoretická červnová měsíční bilance krychle o hraně 1 m orientované S J je 634,76 kwh Teoretická červnová měsíční bilance krychle o hraně 1 m orientované SV JZ je 655,80 kwh Rozdíl dopadlé sluneční energie 3 % je pro červen zanedbatelný, dominantní je jen posun časového těžiště dopadu. Při řešení stejného problému v prosinci by dominantní zisk měla jižní fasáda, poté JV a JZ fasáda a poslední by byly východní a západní fasáda.
DOPADAJÍCÍ ENERGIE NA POHYBLIVÉ KOLEKTORY Popis poloh: Teor. denní bilance: Křivka A poloha 1 α = 0 o 8,75 kwh.m -2 Křivka B poloha 1 α = 30 o 8,86 kwh.m -2 Křivka C poloha 1 α = 90 o 3,17 kwh.m -2 Křivka D poloha 2 α = 30 o 12,38 kwh.m -2 Křivka E poloha 3 13,45 kwh.m -2 Křivka F poloha 4 7,80 kwh.m -2 Obr. 3 Dopadající sluneční energie na pohyblivé plochy [W.m -2 ]
DOPADAJÍCÍ ENERGIE PRO POLOHU 2 Obr. 4 Průběh okamžitých hodnot dopadajícího slunečního záření pro polohu 2 s různými sklony [W.m -2 ]
BILANCE PRO POLOHU 2 Měsíc Sklon [ o ] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 VI 160 188 211 226 235 237 232 220 200 175 VIII 135 163 185 202 212 217 214 206 190 170 Tab. 1 Optimální pevný letní sklon pro otočnou polohu za Sluncem je cca 50 o [kwh.m -2.měs -1 ]
REDUKCE CELOROČNÍ DOPADAJÍCÍ ENERGIE PRO POLOHU 1 Orientace [ o ] Sklon [ o ] 0 15 30 45 60 75 90 180 1 1,16 max 1,23 1,22 1,13 0,96 0,74 150 210 1 1,13 1,19 1,17 1,08 0,93 0,72 120 240 1 1,08 1,09 1,05 0,96 0,82 0,65 90 270 1 1,01 0,96 0,88 0,77 0,65 0,51 60 300 1 0,94 0,81 0,67 0,54 0,42 0,32 30 330 1 0,9 0,71 0,46 0,29 0,19 0,13 0 360 1 0,88 0,7 0,47 0,12 0,05 min 0,03 Obr. 5 Mapy dopadajícího slunečního záření na území ČR [kwh.m -2.rok -1 ] Tab. 2 Redukční koeficienty v červnu dopadající sluneční energie na různě orientované a skloněné plochy kolektorů vůči horizontální ploše [-]
BILANČNÍ VLIV DOPADAJÍCÍ ENERGIE NA NEPŘESNOU PLOCHU Sklon [ o ] Orientace [ o ] 176 177 178 179 180 181 182 183 184 34 266 266 266 33 267 267 32 267 267 267 31 268 268 30 269 269 269 269 269 29 269 269 28 270 270 270 27 270 270 26 270 270 270 Tab. 3 Měsíční bilance dopadající sluneční energie 4 stupně na každou stranu od optimální polohy [kwh.m -2.měs -1 ]
VLIV STEJNÉ ZEMĚPISNÉ ŠÍŘKY PRO POLOHU 1 Místo Zeměpisná délka [ o ] EG [kwh..m -2.měs -1 ] Prům. zač. oslun. [hod] Prům. konec oslun. [hod] Prům. denní oslun. [hod] Prachatice 14 263 3:56 20:14 16:18 Třeboň 15 263 3:52 20:10 16:18 Prešov 21,2 263 3:27 19:45 16:18 Tab. 4 Měsíční bilance dopadající sluneční energie pro místa na stejné rovnoběžce
VLIV STEJNÉ ZEMĚPISNÉ DÉLKY PRO POLOHU 1 Zem. šířka [ o ] IP ID Azimut [W.m -2 ] Slunce [ o ] Výška Slunce [ o ] 54 915 148 180,4 47,4 0 53 920 148 180,4 48,4 0 52 924 148 180,5 49,4 0 51 929 148 180,5 50,4 0 50 933 147 180,5 51,4 0 49 937 147 180,5 52,4 0 48 941 146 180,5 53,4 0 Tab. 5 Okamžitý vliv dopadající sluneční energie pro místa na stejném poledníku γ [ o ]
SKUTEČNÁ DOBA OSLUNĚNÍ KU TEORETICKÉ DOBĚ SLUNEČNÍHO SVITU Orient. [ o ] Sklon [ o ] 0 15 30 45 60 75 90 Sever 0 1 1 1 1 1 0,57 0,43 30 1 1 1 1 0,65 0,49 0,4 60 1 0,93 0,82 0,69 0,59 0,5 0,44 Východ 90 1 0,89 0,79 0,7 0,62 0,56 0,5 120 1 0,89 0,8 0,74 0,68 0,62 0,56 150 1 0,89 0,82 0,77 0,72 0,66 0,6 Jih 180 1 0,88 0,81 0,75 0,7 0,64 0,57 Tab. 6 Redukční koeficienty oslunění různě osazených kolektorů k horizontální ploše [-]
5. ORIENTACE IDEÁLNÍHO DOMU
6. ŘEZY IDEÁLNÍM DOMEM
ZÁVĚR Řešené závislosti jsou pouze malou ukázkou možností využití PC v solární energetice Potvrzují však, že sluneční energie je dobře prozkoumána, má fyzikální i energetický základ, každoročně se zákonitě opakuje Otázkou dalšího vývoje je, jak rychle se bude dále zvyšovat účinnost přeměny dopadlé sluneční energie na teplo a jeho stále dlouhodobější akumulace
Sníh OBRAZOVÉ ZAJÍMAVOSTI
Mráz OBRAZOVÉ ZAJÍMAVOSTI
OBRAZOVÉ ZAJÍMAVOSTI Holubi
OBRAZOVÉ ZAJÍMAVOSTI ZOO Liberec: výkonový displej v zrcadle
DĚKUJI ZA POZORNOST jaroslav.peterka@tul.cz