ИНСОЛЯЦИЯ: ВЛИЯНИЕ НА ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ СОЛНЕЧНЫМИ ПАНЕЛЯМИ

Эксперты и ведущие мировые агентства прогнозируют в ближайшие 15-20 лет рост рынка альтернативной энергетики. Электроэнергия, произведенная из энергии солнца становится для потребителей все более выгодной. А это, в свою очередь, увеличивает спрос на установку солнечных электростанций. В 2020 году на территории Украины установлено СЭС суммарной мощностью 6320 МВт, что на 1395 МВт больше, чем в предыдущем году.

Украина имеет благоприятное географическое расположение для развития фотоэлектрической генерации. Согласно карте инсоляции, примерно на 80% территории страны средний показатель составляет более трех единиц. Это намного выше или на уровне с другими европейскими странами, которые активно применяют энергию солнца для электроснабжения и обогрева своих домов. 

Содержание статьи:

• • • Что такое инсоляция и как она влияет на производство электричества
    • Расчет инсоляции
    • Солнечная постоянная — характеристика солнечной инсоляции 
    • Таблица солнечной инсоляции по городам Украины 

Что такое инсоляция и как она влияет на производство электричества

Инсоляция (in «внутрь» + sōl «солнце») — облучение поверхностей солнечной радиацией. Это количество излучения по размеру площади поверхности с течением времени. 

Солнечные панели работают благодаря фотоэлектрическому эффекту — процессу испускания электронов веществом под действием излучения солнца. Фотоэлемент производит электричество, когда освещается светом. В зависимости от уровня солнечной инсоляции, он генерирует больше или меньше электроэнергии.

Количество э/э, которое вырабатывает панель, измеряется в кВт⋅ч и определяется по формуле:

Sп х Е х ղ х t / 1000, где: 

Е — поверхностная плотность освещенности, кВт/м2,

t — количество солнечных часов;

Sп — площадь одной батареи, м2;

ղ — КПД.

Как видно, на производство э/э наибольшее влияние имеет интенсивность и продолжительность инсоляции в месте установки СЭС. 

Если вы решили оценить целесообразность установки фотоэлектрических панелей в помещении или на окнах (жалюзи), тогда следует учитывать коэффициент освещенности. Он отражает отношение естественного освещения внутри помещения к одновременному значению наружной освещенности, создаваемой открытым небом.

Расчет инсоляции

При расчете инсоляции необходимо учитывать такие переменные, как угол склонения Солнца, зенитный и часовой угол, облачность. Единицы инсоляции обычно составляют кВт⋅ч/м2/день, что представляет собой дневное количество солнечной энергии в киловатт-часах, падающей на квадратный метр площади поверхности земли.

Плотность потока означает мощность излучения на единицу горизонтальной поверхности в определенной области. Поток инсоляции может изменяться в зависимости от того, на каком расстоянии находится Земля. Применяется обозначение Ф_е или Р, единица измерения Вт. Плотность потока в наивысшей точке атмосферы можно вычислить с помощью формулы:

Ф_е = dQ_e /dt, где:

dQ_e — где энергия излучения, переносимая через поверхность за время dt.

Солнечная постоянная — характеристика солнечной инсоляции  

Солнечная постоянная G_СК представляет собой суммарную мощность энергии излучения Солнца в единицу времени на единичную площадку, расположенную перпендикулярно потоку на среднем расстоянии от Земли до Солнца и измеренную в самой высокой точке атмосферы. Константа включает электромагнитное излучение — полное солнечное излучение, не только видимый свет.

Наиболее точно измеряется со спутников, где отсутствует влияние атмосферы. По данным измерений значение G_СК составляет в среднем 1367 Вт/м2. В результате движения Земли, излучение в самой высокой точке атмосферы изменяется примерно на 7% в течение года — с 1,412 кВт/м2 зимой до 1,321 кВт/м2 летом. На ее величину оказывают влияние следующие факторы: расстояние до Солнца и изменение его активности. 

Прямые внеатмосферные инструментальные измерения начали выполнять с середины 1960-х. При обычных наземных измерениях необходимо вносить поправки на атмосферные эффекты. Эти величины актуальны для определения количества э/э, производимой фотоэлектрическими системами.

Таблица солнечной инсоляции по городам Украины

В таблице приведена среднемесячная величина солнечной инсоляции (солнечной постоянной) в украинских городах для каждого месяца.  

Средний показатель по наблюдениям НАСА за последние 22 года, кВт⋅ч/м2/день.

Как видно из таблицы, при прочих равных условиях, солнечная электростанция в Николаевской области будет производить больше э/э, чем во Львовской. Очевидно и другое — все области Украины имеют достаточную инсоляцию для эффективной генерации и быстрой окупаемости фотоэлектрической системы.

Чем раньше вы начнете пользоваться преимуществами солнечной энергетики, тем быстрее снизите зависимость от растущих тарифов и начнете зарабатывать по «зеленому» тарифу. Для выбора наиболее оптимальной комплектации СЭС и монтажа солнечных панелей обращайтесь к профессиональным компаниям-установщикам в вашем регионе. 

 Исследования НАСА можно посмотреть тут: ссылка