مقدمة

من المعروف أن الشمس هي المصدر الأساسي والرئيسي للطاقة لكوكبنا. إنه يسخن الأرض بالكامل ، ويحفز الأنهار ويضفي قوة على الريح. تحت أشعتها ، تنمو 1 كوادريليون طن من النباتات وتغذي بدورها 10 تريليون طن من الحيوانات والبكتيريا. بفضل الشمس نفسها ، تراكمت على الأرض احتياطيات من الهيدروكربونات ، أي النفط والفحم والجفت ، وما إلى ذلك ، والتي نحرقها الآن بنشاط. لكي تتمكن البشرية اليوم من تلبية احتياجاتها من الطاقة ، فإنها تستهلك حوالي 10 مليارات طن من الوقود القياسي سنويًا. (حرارة احتراق الوقود المكافئ 7000 كيلو كالوري / كجم).

مهام:

النظر في الملف الرئيسي المبادئ الفيزيائيةوالظواهر

· تكوين المعرفة والمهارات ، مما يسمح بإجراء حساب نظري للمعايير الرئيسية ؛

ضع في اعتبارك مزايا وعيوب استخدام الطاقة الشمسية

ضع في اعتبارك طرق الحصول على الكهرباء والتدفئة منها اشعاع شمسي

طاقة شمسية - استخدام الإشعاع الشمسي للحصول على الطاقة بأي شكل من الأشكال. تستخدم الطاقة الشمسية مصدرًا للطاقة المتجددة ويمكن أن تصبح صديقة للبيئة في المستقبل ، أي أنها لا تنتج نفايات ضارة.

الإشعاع الشمسي عمليا مصدر لا ينضبالطاقة ، تذهب إلى جميع أنحاء الأرض ، وهي "في متناول اليد" لأي مستهلك وهي مصدر طاقة صديق للبيئة وبأسعار معقولة.

استخدام أشعة الشمس والحرارة نظيف وبسيط و الطريقة الطبيعيةتلقي جميع أشكال الطاقة التي نحتاجها. يمكن استخدام مجمعات الطاقة الشمسية لتدفئة أو إمداد المباني السكنية والتجارية ماء ساخن... تستخدم أشعة الشمس ، التي تتركز بواسطة المرايا المكافئة (العاكسات) ، لتوليد الحرارة (بدرجات حرارة تصل إلى عدة آلاف من الدرجات المئوية). يمكن استخدامه للتدفئة أو لتوليد الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك طريقة أخرى لتوليد الطاقة باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية. الخلايا الكهروضوئية عبارة عن أجهزة تقوم بتحويل الإشعاع الشمسي مباشرة إلى كهرباء.

طاقة شمسية

طاقة الشمس هي مصدر الحياة على كوكبنا. تقوم الشمس بتسخين الغلاف الجوي وسطح الأرض. شكرا ل طاقة شمسيةتهب الرياح ، وتجري دورة المياه في الطبيعة ، وتسخن البحار والمحيطات ، وتتطور النباتات ، وتتغذى الحيوانات. بفضل الإشعاع الشمسي ، يوجد الوقود الأحفوري على الأرض. يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة أو برودة ودفع وكهرباء.

اشعاع شمسي

الإشعاع الشمسي هو إشعاع كهرومغناطيسي ، يتركز بشكل أساسي في نطاق الطول الموجي البالغ 0.28 ... 3.0 ميكرون. يتكون الطيف الشمسي من:

موجات فوق بنفسجية بطول 0.28 ... 0.38 ميكرون ، غير مرئية لأعيننا وتشكل ما يقرب من 2٪ من الطيف الشمسي ؛

موجات ضوئية في حدود 0.38 ... 0.78 ميكرومتر ، تشكل ما يقرب من 49٪ من الطيف ؛

موجات الأشعة تحت الحمراء بطول 0.78 ... 3.0 ميكرون ، والتي تمثل معظم نسبة 49٪ المتبقية من الطيف الشمسي. يلعب باقي الطيف دورًا ثانويًا في توازن الحرارةالارض.

ما مقدار الطاقة الشمسية التي تضرب الأرض؟

تشرق الشمس كمية كبيرةالطاقة - حوالي 1.1 × 10 20 كيلو واط ساعة في الثانية. كيلوواط / ساعة هو مقدار الطاقة المطلوبة لتشغيل مصباح متوهج 100 وات لمدة 10 ساعات. تعترض الطبقات الخارجية للغلاف الجوي للأرض ما يقرب من جزء من المليون من الطاقة المنبعثة من الشمس ، أو ما يقرب من 1500 كوادريليون (1.5 × 10 18) كيلو وات في الساعة سنويًا. ومع ذلك ، نظرًا لانعكاسه وتشتته وامتصاصه بواسطة غازات الغلاف الجوي والهباء الجوي ، فإن 47 ٪ فقط من جميع الطاقة ، أو ما يقرب من 700 كوادريليون (7 × 10 17) كيلو وات في الساعة ، تصل إلى سطح الأرض.

ينقسم الإشعاع الشمسي في الغلاف الجوي للأرض إلى ما يسمى بالإشعاع المباشر والإشعاع المتناثر ، على جزيئات الهواء والغبار والماء وما إلى ذلك الموجودة في الغلاف الجوي. مجموعهم يشكل مجموع الإشعاع الشمسي.

كمية الطاقة المتساقطة لكل وحدة مساحة لكل وحدة زمنية تعتمد على عدد من العوامل: خط عرض المناخ المحلي ، وموسم السنة ، وزاوية ميل السطح بالنسبة للشمس.

الزمان والمكان

تتغير كمية الطاقة الشمسية المتساقطة على سطح الأرض بسبب حركة الشمس. تعتمد هذه التغييرات على الوقت من اليوم والوقت من السنة. عادة ، يضرب المزيد من الإشعاع الشمسي الأرض في الظهيرة أكثر من الصباح الباكر أو في وقت متأخر من المساء. عند الظهيرة ، تكون الشمس مرتفعة فوق الأفق ، ويختصر طول مسار أشعة الشمس عبر الغلاف الجوي للأرض. وبالتالي ، يتم تناثر وامتصاص كمية أقل من الإشعاع الشمسي ، مما يعني وصول المزيد إلى السطح.

تختلف كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض عن متوسط ​​القيمة السنوية: in وقت الشتاء- أقل من 0.8 كيلو واط ساعة / متر مربع في اليوم في شمال أوروبا وأكثر من 4 كيلو واط ساعة / متر مربع في اليوم في وقت الصيففي نفس المنطقة. يتناقص الفرق كلما اقتربت من خط الاستواء.

تعتمد كمية الطاقة الشمسية أيضًا على الموقع الجغرافي للموقع: كلما اقتربنا من خط الاستواء ، زاد عددها. على سبيل المثال ، متوسط ​​إجمالي حوادث الإشعاع الشمسي السنوي على سطح أفقي هو: في أوروبا الوسطى وآسيا الوسطى وكندا - حوالي 1000 كيلو واط في الساعة / م 2 ؛ في البحر الأبيض المتوسط ​​- حوالي 1700 كيلو واط ساعة / م 2 ؛ في معظم المناطق الصحراوية بأفريقيا والشرق الأوسط وأستراليا - حوالي 2200 كيلو واط ساعة / متر مربع.

وبالتالي ، فإن كمية الإشعاع الشمسي تختلف اختلافًا كبيرًا حسب الموسم و الموقع الجغرافي... يجب أن يؤخذ هذا العامل في الاعتبار عند استخدام الطاقة الشمسية.

تشمس شمسيهي كمية تحدد مقدار إشعاع السطح بواسطة الحزمة أشعة الشمس(حتى تنعكس أو تتناثر بواسطة السحب). يمكن أن يكون السطح أي شيء ، بما في ذلك الألواح الشمسية التي تحول طاقة الشمس إلى طاقة كهربائية... وهذه هي مدى فعالية محطة الطاقة الطبيعية الخاصة بك وتحدد معامل التشمس الشمسي. يقاس التشمس بالكيلوواط * ساعة / م 2 ، أي كمية الطاقة الشمسية التي يتلقاها متر مربع واحد من السطح خلال ساعة واحدة. يتم حساب المقاييس المشتقة بشكل طبيعي لـ الظروف المثالية: الغياب التامسقوط أشعة الشمس والسحب على السطح بزاوية قائمة (عمودي).

بكلمات بسيطة، التشمس الشمسي هو متوسط ​​عدد الساعات التي تشرق فيها الشمس يوميًا على السطح المحسوب بزاوية قائمة في طقس صافٍ.

في كثير من الأحيان ، يعتقد الناس أنه إذا كانت الشمس تشرق في الساعة 6 صباحًا وتغرب في الساعة 7 مساءً ، فيجب اعتبار الإنتاج اليومي للوحة الشمسية نتاجًا لقوتها بمقدار 13 ساعة بينما كانت الشمس مشرقة. هذا خطأ جوهري ، لأن هناك غيوم ، لكن الشمس الرئيسية تتحرك عبر السماء ، وتلقي أشعة على سطح الأرض تحتها. زوايا مختلفة... نعم ، يمكنك بالتأكيد استخدام أجهزة تتبع خاصة تقوم بتدوير الألواح الشمسية الخاصة بك باتجاه الشمس ، ولكن هذا مكلف ونادرًا ما يكون له ما يبرره اقتصاديًا. يتم استخدام أجهزة التتبع عندما يكون من الضروري زيادة الطاقة لكل وحدة مساحة.

من أين تأتي بيانات النشاط الشمسي؟

تدرس الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) النشاط الشمسي في جميع مناطق كوكبنا. تراقب الأقمار الصناعية نشاط الشمس على مدار الساعة وتدخل المعلومات الواردة في الجداول. تأخذ الحسابات في الاعتبار بيانات آخر 25 سنة. مثال على هذا الجدول الخاص بسانت بطرسبرغ (59.944 ، 30.323) يمكنك رؤيته على الرابط https://eosweb.larc.nasa.gov/. تنتمي هذه المنظمة إلى الحكومة الفيدرالية الأمريكية ، وللأسف ، فإن موقعها الإلكتروني متاح فقط باللغة الإنجليزية.

ليست هناك حاجة لفك تشفير جميع القيم والمعاملات في الجدول ، لأننا مهتمون فقط باثنين - هذه هي القيمة الفعلية للتشمس الشمسي في أشهر معينة (OPT) وقيمة الزاوية المثلى لميل الألواح الشمسية (OPT ANG).

حساب ناتج محطة للطاقة الشمسية على أساس قيم التشمس

لنفترض أن لدينا محطة طاقة شمسية شبكية بسعة 5 كيلوواط في سانت بطرسبرغ ونريد حساب إنتاجها في يونيو. يتم تثبيت الوحدات الشمسية بزاوية مثالية.

5 كيلو واط * 5.76 كيلو واط * ساعة / م 2 * 30 يومًا = 864 كيلو واط * ساعة

* تم تبسيط الصيغة ، لذا لن تتطابق وحدات الحساب في الصيغة مع الإجابة. يتم تصحيح ذلك عن طريق إدخال معلمات في الصيغة محطة للطاقة الشمسيةوتحويل الأيام إلى ساعات.

ولكن في يناير ، ستولد نفس محطة الطاقة 5 * 1.13 * 30 = 169.5 كيلو واط * ساعة فقط ، لذلك يتم استخدام الألواح الشمسية في سانت بطرسبرغ بشكل نشط فقط في فصل الصيف.

لمدة عام ، ستكون محطة الطاقة الشمسية هذه قادرة على تلقي 5 * 3.4 * 365 = 6205 كيلوواط أو 6.2 ميجاوات من الكهرباء النظيفة. هل هي مربحة؟ الأمر متروك لك ، لأن عمر محطة توليد الطاقة الكهربائية يزيد عن 50 عامًا ، كما أن تعريفات الكهرباء الصناعية تزداد كل عام بنسبة 10٪ على الأقل.

تختلف شدة ضوء الشمس الذي يصل إلى الأرض باختلاف الوقت من اليوم والسنة والموقع والأحوال الجوية. يُطلق على إجمالي كمية الطاقة المحسوبة يوميًا أو سنويًا اسم التشعيع (أو بعبارة أخرى "وصول الإشعاع الشمسي") ويظهر مدى قوة الإشعاع الشمسي. يتم قياس التشعيع بـ W * h / m² في اليوم أو فترة أخرى.

تسمى شدة الإشعاع الشمسي في الفضاء الحر على مسافة مساوية لمتوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس بالثابت الشمسي. قيمتها 1353 واط / م². عند المرور عبر الغلاف الجوي ، يتم تخفيف ضوء الشمس بشكل أساسي بسبب امتصاص الأشعة تحت الحمراء بواسطة بخار الماء والأشعة فوق البنفسجية بواسطة الأوزون وتشتت الإشعاع بواسطة جزيئات الغبار والهباء الجوي. يسمى مؤشر تأثير الغلاف الجوي على كثافة الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى سطح الأرض "الكتلة الهوائية" (AM). يتم تعريف AM على أنها قاطع الزاوية بين الشمس والسمت.

يوضح الشكل 1 التوزيع الطيفي لشدة الإشعاع الشمسي في ظروف مختلفة... المنحنى العلوي (AM0) يتوافق مع الطيف الشمسي خارج الغلاف الجوي للأرض (على سبيل المثال ، على متن الطائرة سفينة فضائية)، بمعنى آخر. عند صفر كتلة هوائية. يتم تقريبه عن طريق توزيع كثافة إشعاع جسم أسود تمامًا عند درجة حرارة 5800 كلفن. يوضح المنحنيان AM1 و AM2 التوزيع الطيفي للإشعاع الشمسي على سطح الأرض عندما تكون الشمس في أوجها وفي زاوية بين الشمس وذروة 60 درجة ، على التوالي. في هذه الحالة ، تبلغ الطاقة الإشعاعية الإجمالية حوالي 925 و 691 واط / متر مربع ، على التوالي. يتطابق متوسط ​​شدة الإشعاع على الأرض تقريبًا مع كثافة الإشعاع عند AM = 1.5 (تكون الشمس بزاوية 45 درجة في الأفق).

بالقرب من سطح الأرض ، يمكنك أن تأخذ معدلشدة الإشعاع الشمسي 635 واط / م². في يوم مشمس صافٍ جدًا ، تتراوح هذه القيمة من 950 واط / متر مربع إلى 1220 واط / متر مربع. متوسط ​​القيمة حوالي 1000 واط / متر مربع. مثال: شدة إجمالي الإشعاع في زيورخ (47 ° 30 شمالاً ، 400 متر فوق مستوى سطح البحر) على سطح متعامد مع الإشعاع: 1 مايو 12:00 ساعة 1080 وات / م 2 ؛ 21 ديسمبر 12:00 ساعة 930 وات / م 2 ...

لتبسيط حساب مدخلات الطاقة الشمسية ، عادة ما يتم التعبير عنها بساعات من أشعة الشمس بكثافة 1000 واط / متر مربع. أولئك. 1 ساعة تقابل وصول إشعاع شمسي 1000 واط * ساعة / متر مربع. يتوافق هذا تقريبًا مع الفترة التي تشرق فيها الشمس في الصيف في منتصف يوم مشمس صافٍ على السطح المتعامد مع أشعة الشمس.

مثال
تشرق الشمس الساطعة بقوة 1000 واط / م 2 على سطح متعامد مع أشعة الشمس. لمدة ساعة واحدة ، ينخفض ​​1 كيلو وات / ساعة من الطاقة لكل 1 متر مربع (الطاقة تساوي ناتج الطاقة والوقت). وبالمثل ، فإن متوسط ​​الإشعاع الشمسي البالغ 5 كيلو واط ساعة / متر مربع خلال النهار يتوافق مع 5 ساعات ذروة من سطوع الشمس في اليوم. لا تخلط بين ساعات الذروة والمدة الفعلية ساعات النهار... خلال ساعات النهار ، تشرق الشمس بكثافة مختلفة ، لكنها في المجمل تعطي نفس القدر من الطاقة كما لو كانت تتألق لمدة 5 ساعات بأقصى كثافة. إنها ساعات الذروة من أشعة الشمس التي تستخدم في حسابات محطات الطاقة الشمسية.

يختلف وصول الإشعاع الشمسي على مدار اليوم ومن مكان إلى آخر ، خاصة في المناطق الجبلية. يختلف الإشعاع في المتوسط ​​من 1000 كيلو واط * ساعة / متر مربع سنويًا لدول شمال أوروبا ، إلى 2000-2500 كيلو واط * ساعة / متر مربع سنويًا للصحاري. تؤدي الظروف الجوية وانحراف الشمس (الذي يعتمد على خط عرض المنطقة) أيضًا إلى اختلافات في وصول الإشعاع الشمسي.

في روسيا ، على عكس الاعتقاد السائد ، هناك الكثير من الأماكن التي يكون من المربح فيها تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء باستخدام. يوجد أدناه خريطة لموارد الطاقة الشمسية في روسيا. كما ترون ، يمكن استخدامه بنجاح في معظم أنحاء روسيا في الوضع الموسمي ، وفي المناطق التي يزيد فيها ضوء الشمس عن 2000 ساعة / سنة - على مدار السنة... بطبيعة الحال ، في فترة الشتاءيتم تقليل توليد الطاقة من الألواح الشمسية بشكل كبير ، ولكن لا تزال تكلفة الكهرباء من محطة الطاقة الشمسية أقل بكثير من تكلفة مولدات الديزل أو البنزين.

من المفيد بشكل خاص استخدامه حيث لا توجد شبكات كهربائية مركزية ويتم توفير مصدر الطاقة بواسطة مولدات الديزل. وهناك الكثير من هذه المناطق في روسيا.

علاوة على ذلك ، حتى في حالة وجود شبكة ، فإن استخدام الألواح الشمسية التي تعمل بالتوازي مع الشبكة يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكاليف الطاقة. مع الاتجاه الحالي نحو زيادة الرسوم الجمركية على احتكارات الطاقة الطبيعية في روسيا ، أصبح تركيب الألواح الشمسية استثمارًا ذكيًا.

البطارية الشمسية عبارة عن سلسلة من الوحدات الشمسية التي تحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء ، وباستخدام الأقطاب الكهربائية ، تنقلها إلى أجهزة تحويل أخرى. هذا الأخير ضروري من أجل صنع تيار متناوب من التيار المباشر القادر على الإدراك الأجهزة الكهربائية المنزلية... يتم الحصول على التيار المباشر عندما تستقبل الخلايا الشمسية الطاقة الشمسية وتتحول طاقة الفوتونات إلى تيار كهربائي.

يحدد عدد الفوتونات التي تضرب الخلية الكهروضوئية مقدار الطاقة التي تعطيها البطارية الشمسية. لهذا السبب ، لا يتأثر أداء البطارية بمادة الخلية الكهروضوئية فحسب ، بل يتأثر أيضًا بالكمية أيام مشمسةفي غضون عام ، زاوية حدوث ضوء الشمس على البطارية وعوامل أخرى خارجة عن إرادة الشخص.

الجوانب التي تؤثر على مقدار الطاقة التي تولدها الخلايا الشمسية

بادئ ذي بدء ، يعتمد أداء الألواح الشمسية على مادة التصنيع وتكنولوجيا الإنتاج. من تلك الموجودة في السوق ، يمكنك العثور على بطاريات ذات أداء يتراوح من 5 إلى 22٪. جميع الألواح الشمسية مقسمة إلى سيليكون وفيلم.

أداء وحدة السيليكون:

• ألواح سيليكون أحادية البلورية - تصل إلى 22٪.
• الألواح متعددة الكريستالات - حتى 18٪.
• غير متبلور (مرن) - حتى 5٪.

أداء وحدات الفيلم:

• على أساس الكادميوم تيلورايد - ما يصل إلى 12٪.
• على أساس ميلي-إنديوم-غاليوم سيلينيد - ما يصل إلى 20٪.
• البوليمر - حتى 5٪.

هناك أيضا أنواع مختلطةالألواح ، والتي ، مع مزايا نوع واحد ، تسمح بتغطية عيوب نوع آخر ، وبالتالي زيادة كفاءة الوحدة.

أيضًا ، يتأثر مقدار الطاقة التي توفرها البطارية الشمسية بعدد الأيام الصافية في السنة. من المعروف أنه إذا ظهرت الشمس في منطقتك ليوم كامل في أقل من 200 يوم في السنة ، فلن يكون تركيب واستخدام الألواح الشمسية مربحًا.

بالإضافة إلى ذلك ، تؤثر درجة حرارة تسخين البطارية أيضًا على كفاءة الألواح. لذلك ، عند التسخين بمقدار 1 درجة مئوية ، تنخفض الإنتاجية بنسبة 0.5٪ ، على التوالي ، عند التسخين بمقدار 10 درجات مئوية ، يكون لدينا نصف الكفاءة. لمنع مثل هذه المشاكل ، يتم تثبيت أنظمة التبريد ، والتي تتطلب أيضًا استهلاك الطاقة.

للحفظ أداء عالييتم تثبيت أنظمة تتبع الطاقة الشمسية خلال النهار ، مما يساعد في الحفاظ على الزاوية الصحيحة لحدوث الأشعة على الألواح الشمسية. لكن هذه الأنظمة باهظة الثمن ، ناهيك عن البطاريات نفسها ، لذلك لا يستطيع الجميع تركيبها لتشغيل منازلهم.

يعتمد مقدار الطاقة التي تولدها البطارية الشمسية أيضًا على المساحة الإجمالية للوحدات المركبة ، لأن كل خلية شمسية يمكن أن تتلقى كمية محدودة.

كيف تحسب مقدار الطاقة التي توفرها الألواح الشمسية لمنزلك؟

بناءً على النقاط المذكورة أعلاه التي يجب أخذها في الاعتبار عند شراء الألواح الشمسية ، يمكننا استنباط معادلة بسيطة يمكننا من خلالها حساب مقدار الطاقة التي ستنتجها وحدة واحدة.

لنفترض أنك اخترت واحدة من أكثر الوحدات إنتاجية بمساحة 2 م 2. تبلغ كمية الطاقة الشمسية في يوم مشمس نموذجي حوالي 1000 واط لكل متر مربع. نتيجة لذلك ، نحصل على الصيغة التالية: الطاقة الشمسية (1000 واط / م 2) × الإنتاجية (20٪) × مساحة الوحدة (2 م 2) = الطاقة (400 وات).

إذا كنت تريد حساب مقدار الطاقة الشمسية التي تدركها البطارية في المساء وفي يوم غائم ، يمكنك استخدام الصيغة التالية: كمية الطاقة الشمسية في يوم صافٍ × جيب زاوية ضوء الشمس وسطح اللوحة × النسبة المئوية من الطاقة المحولة في يوم غائم = مقدار الطاقة الشمسية التي تحول البطارية في النهاية. على سبيل المثال ، لنفترض أنه في المساء تكون زاوية سقوط الأشعة 30 درجة. نحصل على الحساب التالي: 1000 واط / م 2 × 30 × 60٪ = 300 واط / م 2 ، ونستخدم الرقم الأخير كأساس لحساب القدرة.

يدفع ارتفاع أسعار الطاقة في روسيا الاهتمام بمصادر الطاقة الرخيصة. الطاقة الشمسية هي الأكثر توفرًا بسهولة. تبلغ طاقة الإشعاع الشمسي الساقط على الأرض 10000 مرة أعلى من كمية الطاقة التي يولدها الإنسان. تنشأ مشاكل في تكنولوجيا جمع الطاقة وفيما يتعلق بالتزويد غير المتكافئ للطاقة لمحطات الطاقة الشمسية. لذلك ، يتم استخدام مجمعات الطاقة الشمسية والألواح الشمسية إما بالاقتران مع أجهزة تخزين الطاقة أو كوسيلة لإعادة الشحن الإضافي لمحطة الطاقة الرئيسية.

بلدنا شاسعة وصورة توزيع الطاقة الشمسية على أراضيه متنوعة للغاية.

متوسط ​​بيانات المدخلات الشمسية

شدة مدخلات الطاقة الشمسية

مناطق كثافة الإشعاع الشمسي القصوى. يتم توفير أكثر من 5 كيلوواط لكل متر مربع. ساعة. الطاقة الشمسية يوميا.

على طول الحدود الجنوبية لروسيا من بايكال إلى فلاديفوستوك ، في منطقة ياكوتسك ، في جنوب جمهورية تيفا وجمهورية بورياتيا ، بشكل غريب بما فيه الكفاية ، وراء الدائرة القطبية الشمالية في الجزء الشرقي من سيفيرنايا زمليا.

مدخلات الطاقة الشمسية من 4 إلى 4.5 كيلوواط. ساعة مقابل 1 متر مربع. متر في اليوم

منطقة كراسنودار ، جنوب القوقاز, منطقة روستوف، الجزء الجنوبي من منطقة الفولغا ، المناطق الجنوبية من نوفوسيبيرسك ، مناطق إيركوتسكو Buryatia و Tuva و Khakassia و Primorsky و منطقة خاباروفسك، منطقة أمور، جزيرة سخالين، مساحات شاسعة من إقليم كراسنويارسكإلى Magadan ، Severnaya Zemlya ، شمال شرق منطقة Yamalo-Nenets المتمتعة بالحكم الذاتي.

من 2.5 إلى 3 كيلو واط. ساعة لكل متر مربع متر في اليوم

على طول القوس الغربي - نيزهني نوفجورود، موسكو ، سانت بطرسبرغ ، سالخارد ، الجزء الشرقي من تشوكوتكا وكامتشاتكا.

من 3 إلى 4 كيلو واط. ساعة مقابل 1 متر مربع. متر في اليوم

بقية البلاد.

مدة سطوع الشمس في السنة

يكون تدفق الطاقة أكثر كثافة في مايو ويونيو ويوليو. خلال هذه الفترة ، في وسط روسيا ، 1 متر مربع. متر من السطح لحساب 5 كيلو واط. ساعة في اليوم. أدنى كثافة هي في ديسمبر ويناير ، عند 1 متر مربع. متر من السطح يمثل 0.7 كيلو واط. ساعة في اليوم.

ميزات التثبيت

إذا تم تثبيت المجمع الشمسي بزاوية 30 درجة على السطح ، فمن الممكن ضمان إزالة الطاقة في الوضعين الأقصى والأدنى ، على التوالي ، 4.5 و 1.5 كيلو واط في الساعة لكل 1 متر مربع. متر. في يوم.

توزيع كثافة الإشعاع الشمسي في وسط روسيا حسب الأشهر

بناءً على البيانات المقدمة ، من الممكن حساب مساحة مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة المطلوبة لتوفير إمدادات المياه الساخنة لعائلة مكونة من 4 أفراد في منزل فردي. يمكن تسخين 300 لتر من الماء من 5 درجات إلى 55 درجة في يونيو بواسطة المجمعين بمساحة 5.4 متر مربع ، في 18 ديسمبر متر مربع. أمتار. إذا تم استخدام مجمعات فراغ أكثر كفاءة ، فإن مساحة المجمع المطلوبة تنخفض إلى النصف تقريبًا.

تغطية المياه بالطاقة الشمسية DHW

من الناحية العملية ، يُنصح باستخدام مجمعات الطاقة الشمسية ليس كمصدر رئيسي لإمداد الماء الساخن ، ولكن كجهاز لتسخين المياه التي تدخل إلى منشأة التدفئة. في هذه الحالة ، يتم تقليل استهلاك الوقود بشكل حاد. هذا يضمن عدم انقطاع العرض ماء ساخنوتوفير المال على الماء الساخن والتدفئة للمنزل إذا كان مسكن دائم. في الصيف ، يتم استخدامها للحصول على الماء الساخن أنواع مختلفةتجميع الطاقة الشمسية. من المجمعات المصنوعة في المصنع إلى الأجهزة المنزلية المصنوعة من مواد الخردة. إنها تختلف ، أولاً وقبل كل شيء ، من حيث الكفاءة. صنع المصنع أكثر كفاءة ، لكنه أغلى ثمناً. تقريبًا مجانًا ، يمكنك إنشاء مجمّع بمبادل حراري من ثلاجة قديمة.

في روسيا ، يتم تنظيم تركيب مجمعات الطاقة الشمسية بواسطة RD 34.20.115-89 " تعليمات منهجيةلحساب وتصميم أنظمة التدفئة الشمسية "، VSN 52-86 (بتنسيق RTF ، 11 ميغا بايت)" تركيبات إمدادات المياه بالطاقة الشمسية الساخنة. معايير التصميم ". هناك توصيات لاستخدام مصادر الطاقة غير التقليدية في تربية الحيوانات وإنتاج الأعلاف ومزارع الفلاحين وقطاع الإسكان الريفي ، تم تطويرها بناءً على طلب وزارة الزراعة في عام 2002. GOST R 51595" مجمعات الطاقة الشمسية. المتطلبات الفنية "GOST R 51594" الطاقة الشمسية. المصطلحات والتعاريف "،

تصف هذه الوثائق بشيء من التفصيل مخططات مجمعات الطاقة الشمسية المستخدمة وأكثرها طرق فعالةتطبيقها في مختلف الظروف المناخية.

مجمعات الطاقة الشمسية في ألمانيا

في ألمانيا ، تدعم الدولة تكاليف تركيب مجمعات الطاقة الشمسية ، لذلك يتزايد استخدامها بشكل مطرد. في عام 2006 ، تم تركيب مليون و 300 ألف متر مربعجامعي. من هذا المبلغ ، ما يقرب من 10 ٪ من المجمعات الفراغية أغلى ثمناً وأكثر كفاءة. تبلغ المساحة الإجمالية لمجمعات الطاقة الشمسية المثبتة حتى الآن حوالي 12 مليون متر مربع.

المواد والرسومات المقدمة من Viessmann