Result
GÜNEŞ ENERJİSİ Prof. Dr. Olcay KINCAY YATAY – EĞİK YÜZEY İLİŞKİSİ Güneş rasatları yatay yüzey üzerine gelen toplam ışınımı vermektedir. Yatay yüzeye gelen ışınımın eğik yüzey üzerine çevrilmesi gerekir. Çünkü düz toplayıcılar güneşe yönelmekte ve belirli bir eğim açısı ile (S) durmaktadır. Yatay yüzeyin geliş açısı ise daha önce aşağıdaki gibi verilmişti: cosθZ = sinΦ sinδ + cosδ cosΦ cosw Doğru ışınımın yatay yüzeye gelen bileşeni H, ile doğru ışınım (max.) Hn arasındaki ilişki; Hn = H / cos θz Doğru ışınımın eğik yüzeye gelen bileşeni Hb ve doğru ışınım (max) Hn arasındaki ilişki ise; Hb = Hn cos θT Hb = H (cos θT / cos θz) R = Hb / H = cos θT / cos θz R = Dönüşüm Katsayısı R = [cos (Φ-S) cosδ cosw + sin (Φ-S) sinδ] / [cosΦ cosδ cosw + sinΦ sinδ] Eğik yüzeyi etkileyen doğru ışınımın yüzeye dik gelen bileşeni olan Hb değeri; Hb = H . R Toplam ışınım ve yaygın ışınımdan oluşur. R sadece doğru ışınıma uygulanır. Doğru ışınım vektörel değerdir yaygın ışınım vektörel değildir. İstanbul’da R – S İlişkisi Örnek:S İstanbul’da 21 Aralık saat 10.30’da güneye bakan ve 50º eğim açısı ile duran eğik yüzeyin dönüşüm katsayısını bulunuz. δ = -23,5º Φ = + 41º w = + 22,5º (saat 10.30 için) S = + 50º Formülden, R = 2,38 bulunur. Enleme, Mevsime ve Düz Toplayıcı Eğim Açısına Göre R Değerleri z Örnek: İstanbul Yeşilköy’de güneş enerjisi kullanım suyu sistemi yapılacak bir tesis yazın kullanılacaktır. Meteorolojinin verdiği değer haziran – temmuz - ağustos ortalaması 4480 kcal/m2gün olduğuna göre bu tesise konulacak düz toplayıcının yatayla yapacağı açıyı ve eğik konumdaki düz toplayıcı düzlemine dik gelen toplam ışınımını bulunuz. İstanbul’un enlemi: 41º S = enlem - 25º = 41 – 25 = 16º yaklaşık 15º alınabilir. Bu değer için tablodan enterpolasyon yapılırsa R = 1,079 (ort) bulunur. Hb = H . R = 4480 . 1,079 = 4833,92 kcal/m2gün’dür. DOĞRU – YAYGIN IŞINIM İLİŞKİSİ Yatay yüzey üzerine güneş rasatlarından gelen toplam ışınım önca doğru ışınım ve yaygın ışınım olarak ayırmak gerekir. Ayırmak için bulunan yöntemlerden biri ise bir saatlik toplam ışınımın, bir günlük toplam ışınıma oranı ile gün uzunluğu arasındaki ilişkidir. Saatlik – Günlük Işınım İlişkisi DOĞRU – YAYGIN IŞINIM İLİŞKİSİ… Diğer bir yöntem ise değişik enlemlerdeki atmosfer dışı günlük toplam ışınım ilişkisinden yararlanmaktır. Dünya üzerindeki günlük toplam (ort.) ışınım, atmosferin yapısından ve bulutlardan etkilenmektedir. Işınım perdelenmesi olayı bulut endeksi kavramı ile açıklanır. Bulut Endeksi = Günlük toplam ışınım / Atmosfer dışındaki (aylık ort.) günlük ışınım Atmosfer Dışı Günlük Işınım (yatay yüzeye gelen) Yaygın -Toplam Işınım İlişkisi Örnek: İstanbul’da, aralık ayında, saat 10 -11.00 arasındaki yaygın ışınım ve doğru ışınımı bulunuz. Aralık ayında atmosfer dışındaki toplam ışınım 3.000 kcal/m2’dir (Şekil-atmosfer dışı ışınımdan). Ölçülen günlük toplam (yatay yüzey üzerine gelen aylık ortalama) ışınım 1.150 kcal/m2’dir. Bulut Endeksi = 1.150 / 3.000 = 0,38’dir. Günlük yaygın – günlük toplam oranı 0,48 olarak (Şekil-yaygın-toplam ışınım ilişkisinden) bulunur. Günlük toplam (ort) yaygın ışınım = 1.150 x 0,48 = 552 kcal/m2 olur. Aralık ayındaki gün uzunluğu 9 saat olup saat 10 -11.00’de öğle saatine uzaklık 1,5 saattir. Yatay yüzeydeki saatlik ışınım / günlük ışınım oranı 0,15 olarak (Şekil- saatlik günlük ışınım ilişkisinden) bulunur. Saatlik yaygın ışınım = 552 x 0,15 = 82,8 kcal/m2 Saatlik toplam ışınım = 180 kcal/m2 (Aralık ayı saat 10-11.00 arasındaki) Saatlik doğru ışınım = 180 – 82,8 = 97,2 kcal/m2 ’dir. kkkkk İSTANBUL’DA AYLIK ORTALAMA GÜNEŞLENME DEĞERİ (Göztepe Meteoroloji İstasyonu 2003 ve 2004 yılları verileri) İSTANBUL’DA AYLIK ORTALAMA GÜNEŞLENME SÜRESİ (Göztepe Meteoroloji İstasyonu 2003 ve 2004 yılları verileri) EĞİK YÜZEYE GELEN TOPLAM IŞINIM Eğik yüzeye üç kaynaktan ışınım gelir: Doğru ışınım, yaygın ışınım ve yansıyan ışınım. Doğru ışınım: Vektörel değerdedir. Hb = H . R şeklinde bulunur. Yaygın ışınım: Gökten ve her yönden gelir, vektörel değildir. Yatay yüzey gökten gelen bütün ışınımı, eğik yüzey ise bir kısmını görür. Y
