moznosti zvysenia vykonu slnecnych kolektorov
Galรฉria(9)

Moลพnosti zvรฝลกenia vรฝkonu slneฤnรฝch kolektorov

Partneri sekcie:

Energetickรฉ hodnotenie systรฉmov na bรกze obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie podlieha metodikรกm odporรบฤanรฝch eurรณpskych noriem, vย ktorรฝch sa vรฝpoฤet รบฤinnostรญ odliลกuje vzhฤพadom na druh obnoviteฤพnej energie. Akรฉ sรบ moลพnosti zvyลกovania vรฝkonu slneฤnรฉho energetickรฉho systรฉmu (SES) zย hฤพadiska pouลพitia otรกฤacieho zariadenia, resp. zariadenia na sledovanie slnka po oblohe? Pokรบsime sa odpovedaลฅ na tรบto otรกzku aย zรกroveลˆ sledovaลฅ cieฤพ zvyลกovania tepelnej รบฤinnosti SES, aย teda aj jeho vรฝkonu, ktorรฝ je podmienkou vรฝraznejลกรญch รบspor energie aย nรกvratnosti systรฉmu.

06a skalik 453 big image
08 skalik 469 big image
o1 big image
o2 big image
o3 big image
o4 big image
o5 big image
moznosti zvysenia vykonu slnecnych kolektorov 6869 big image
ย Analรฝza vplyvu otรกฤacieho zariadenia slneฤnรฝch kolektorov predstavuje prepoฤty parametrov zloลพiek intenzรญt slneฤnรฉho ลพiarenia meranรฝch na horizontรกlnu plochu kย rozliฤne naklonenรฝm rovinรกm, resp. pohyblivรฝm rovinรกm, ktorรฉ sledujรบ pohyb slnka โ€“ ฤi uลพ vย horizontรกlnom smere, vertikรกlnom smere, alebo vย ich kombinรกcii [1]. Na porovnanie zmeny relatรญvneho vรฝkonu vplyvom otรกฤania sa pouลพil najbeลพnejลกรญ systรฉm โ€“ stacionรกrna naklonenรก rovina sย uhlom 45ยฐ. Na รบฤely vรฝpoฤtov sa rรกta sย referenฤnรฝm plochรฝm kolektorom sย plochou apertรบry 1โ€ฏm2. Vo vรฝpoฤte sa vyuลพili klimatickรฉ รบdaje, ktorรฉ sa experimentรกlne merali na Dรกnskej technickej univerzite vย rokoch 1990 aลพ 2011 [4]. Zย hฤพadiska intenzity slneฤnรฉho ลพiarenia bol vย rรกmci tรฝchto meranรญ najpriaznivejลกรญ rok 2009, ktorรฝ sa pouลพil na รบฤely analรฝzy vplyvu otรกฤania referenฤnej plochy kolektora na preukรกzanie zvรฝลกenia vรฝkonu tohto zariadenia.

Vรฝpoฤty na stanovenie parametrov SES
Vย rรกmci vรฝpoฤtov sa zisลฅoval zรญskanรฝ vรฝkon zย 1โ€ฏm2 slneฤnรฉho kolektora Q, ktorรฝ sa vypoฤรญta podฤพa vyjadrenia รบฤinnosti slneฤnรฉho kolektora ฮท pri vลกetkรฝch uhloch dopadu [2] podฤพa tรฝchto vzorcov:

ฮท = ฮท0 . kฮธ โ€“ a1 . (ฮธm โ€“ ฮธa)/Gt โ€“ a2 .
ย ย ย ย ย ย  . (ฮธm โ€“ ฮธa)2/Gtย  (โ€“)ย ย ย  (1)
kฮธ = 1 โ€“ tgp . (ฮธ/2)ย  (โ€“) ย ย ย  (2)

Q = ฮท0 . kฮธ . Gb + ฮท0 . kฮธ (60ยฐ) . Gd โ€“ a1 .
ย ย ย ย ย ย  . (ฮธm โ€“ ฮธa) โ€“ a2 . (ฮธm โ€“ ฮธa)2ย  (kWh) ย ย ย  (3)
kdeย ย ย  ฮท0ย ย ย  jeย ย ย  faktor optickej รบฤinnosti kolektora vyjadrenรฝ nulovรฝm rozdielom medzi ฮธm aย ฮธa,
ย ย ย  kฮธย ย ย  โ€“ย ย ย  modifikรกtor uhla dopadu pri priaยญmom slneฤnom ลพiarenรญ,
ย ย ย  kฮธ (60ยฐ)ย ย ย  โ€“ย ย ย  modifikรกtor uhla dopadu pri difรบznom slneฤnom ลพiarenรญ,
ย ย ย  Gt,โ€‰Gb,โ€‰Gdย ย ย  โ€“ย ย ย  celkovรฉ, priame aย difรบzne slneฤnรฉ ลพiarenie (W/m2),
ย ย ย  a1ย ย ย  โ€“ย ย ย  koeficient tepelnej straty kolektora vztiahnutรฝ na jeho apertรบrnu plochu (W/(m2โ€‰.โ€‰K)),
ย ย ย  a2ย ย ย  โ€“ย ย ย  teplotnรก zรกvislosลฅ koeficienta tepelnej straty vztiahnutรก na apertรบrnu plochu (W/(m2โ€‰.โ€‰K2)),
ย ย ย  ฮธmย ย ย  โ€“ย ย ย  strednรก teplota teplonosnej lรกtky vย slneฤnรฝch kolektoroch (ยฐC),
ย ย ย  ฮธaย ย ย  โ€“ย ย ย  okolitรก teplota vonkajลกieho vzduยญchu (ยฐC).

Merala sa intenzita slneฤnรฉho ลพiarenia dopadajรบceho na horizontรกlnu plochu. Na รบฤely vรฝpoฤtu tepelnรฉho vรฝkonu slneฤnรฉho kolektora na stanovenie hodnoty intenzity slneฤnรฉho ลพiarenia, ktorรก dopadรก na slneฤnรฝ kolektor, sa muselo vypoฤรญtaลฅ aj niekoฤพko ฤalลกรญch odliลกnรฝch parametrov ako deklinรกcia, solรกrny ฤas aย vรฝลกka, azimutovรฝ uhol slnka aย uhol dopadu [2], [3].

รšฤinnosลฅ slneฤnรฉho kolektora, ktorรก sa vย tomยญto prรญpade stanovila vรฝpoฤtom, sa inak zisลฅuje zย certifikรกtu slneฤnรฉho kolektora (Solar Keymark), ktorรฝ vydรกva certifikovanรฝ skรบลกobnรฝ รบstav podฤพa postupov stanovenรฝch vย norme STN EN 12975-2 [6].

Analรฝza vรฝsledkov
Na analรฝzu sa pouลพil najpriaznivejลกรญ rok zย hฤพadiska globรกlneho slneฤnรฉho ลพiarenia (rok 2009 [4], [5]), aย to podฤพa รบdajov zย experimentรกlnych meranรญ na Dรกnskej technickej univerzite. Vย danom roku sa vypoฤรญtali parametre roฤnรฉho tepelnรฉho vรฝkonu aย relatรญvneho vรฝkonu vzhฤพadom na stacionรกrny (nepohyblivรฝ) slneฤnรฝ kolektor so stรกlym sklonom 45ยฐ, intenzitu slneฤnรฉho ลพiarenia na plochu slneฤnรฉho kolektora aย vyuลพitie slneฤnรฉho ลพiarenia.

Parametre referenฤnรฉho slneฤnรฉho kolektora sรบ uvedenรฉ vย tab.โ€ฏ1. Poฤรญtalo sa sย otรกฤanรญm slneฤnรฝch kolektorov vย horizontรกlnom smere (horizontรกlne sledovanie slnka poฤas dลˆa), vo vertikรกlnom smere (vertikรกlne otรกฤanie aย sledovanie slnka podฤพa jeho vรฝลกky na oblohe poฤas roka) aย vo vertikรกlno-horizontรกlnom smere. Na porovnanie tepelnรฉho vรฝkonu sa poฤรญtali aj hodnoty pre stacionรกrny slneฤnรฝ kolektor, ktorรฉ sรบ uvedenรฉ na obr.ย 1. Vรฝsledky pri jednotlivรฝch typoch sledovania slnka (otรกฤania) aย pri stacionรกrnom kolektore sรบ uvedenรฉ na obr. 2 aลพ 5 aย vย tab.ย 1.


Obr. 1ย  Mesaฤnรฉ hodnoty tepelnรฉho vรฝkonu na 1 m2 referenฤnรฉho slneฤnรฉho kolektora vย zรกvislosti od okolitej teploty vzduchu aย intenzity jednotlivรฝch zloลพiek slneฤnรฉho ลพiarenia na horizontรกlnu rovinu aย naklonenรบ rovinu kolektora


Obr. 2ย  Mesaฤnรฉ hodnoty tepelnรฉho vรฝkonu na 1 m2 referenฤnรฉho slneฤnรฉho kolektora vย zรกvislosti od typu otรกฤacieho zariadenia slneฤnรฉho kolektora


Obr. 3ย  Mesaฤnรฉ hodnoty priameho slneฤnรฉho ลพiarenia na 1 m2 referenฤnรฉho slneฤnรฉho kolektora vย zรกvislosti od typu otรกฤacieho zariadenia slneฤnรฉho kolektora


Obr. 4ย  Mesaฤnรฉ hodnoty difรบzneho slneฤnรฉho ลพiarenia na 1 m2 referenฤnรฉho slneฤnรฉho kolektora vย zรกvislosti od typu natรกฤacieho zariadenia slneฤnรฉho kolektora.


Obr. 5ย  Mesaฤnรฉ hodnoty celkovรฉho slneฤnรฉho ลพiarenia na 1 m2 referenฤnรฉho slneฤnรฉho kolektora vย zรกvislosti od typu otรกฤacieho zariadenia slneฤnรฉho kolektora

Zรกver
Zย tab.โ€ฏ1 je zrejmรฉ, ลพe otรกฤacie zariadenia zvyลกujรบ vรฝkon celรฉho slneฤnรฉho energetickรฉho systรฉmu. Zย hฤพadiska relatรญvneho vรฝkonu je najรบฤinnejลกie horizontรกlne sledovanie slnka po oblohe, aย teda otรกฤanie slneฤnรฝch kolektorov poฤas dลˆa. Podฤพa uvedenรฝch vรฝpoฤtov sa horizontรกlnym sledovanรญm slnka zvรฝลกil vรฝkon SES aลพ oย 52 %. Vertikรกlne sledovanie slnka nemรก vรฝraznรฝ vplyv na zvyลกovanie vรฝkonu SES. Pri vรฝluฤne vertikรกlnom sledovanรญ slnka sa vรฝkon SES zvรฝลกi iba oย 2ย %, ฤo predstavuje zanedbateฤพnรบ hodnotu. Vย prรญpade, keฤ sa kombinovalo horizontรกlne aย vertikรกlne sledovanie slnka, teda dennรฉ horizontรกlne otรกฤanie aย sezรณnne vertikรกlne otรกฤanie aย sledovanie slnka, sa vลกak vรฝkon zvรฝลกil aลพ oย 64 %.

Ing. Lukรกลก Skalรญk
Autor pรดsobรญ na Katedre technickรฝch zariadenรญ budov Stavebnej fakulty STU vย Bratislave.
Recenzovala: doc. Ing. Otรญlia Lulkoviฤovรก, PhD.
Foto aย obrรกzky: autor, Richard Skalรญk
(firma Schener)

Kolektory na fotografiรกch sรบ inลกtalovanรฉ vย Rakรบsku (24 ks kolektorov SCHENER RS10 zapojenรฝch systรฉmom Tichelmann sย natรกฤacรญm zariadenรญm) aย slรบลพia na prรญpravu teplej vody, prikurovanie aย ohrev vody vย bazรฉne.

Literatรบra
1.ย ย ย  Braun, J. E. โ€“ Mitchell, J. C.: Solar Geometry for Fixed and Tracking Surfaces. Solar Energy 1983, roฤ. 31, ฤ.ย 5, s. 439 โ€“ 444.
2.ย ย ย  Duffie, J. A. โ€“ Beckman, W. A.: Solar Engineering of Thermal Process. Chichester: John Wiley & Sons, Inc., 2006.
3.ย ย ย  Andersen, E.: Thermal Performance of Stationary Solar Collectors and Solar Collectors on Trackers
โ€“ User Manual. DTU Civil Engineering,
Report SR-10-01 (UK), Technical Report. 2010.
4.ย ย ย  Skalรญk, L. โ€“ Furbo, S. โ€“ Dragsted, J. โ€“ Chen, Z. โ€“ Perers, B.: Longterm Weather Data Measurements from Danish Climate Station. In: 30th ISES Biennial Solar World Congress 2011: Proceedings. Kassel, Germany, 28. 8. โ€“ 2. 9. 2011. Freiburg: International Solar Energy Society, 2011.
5.ย ย ย  Skalรญk, L. โ€“ Lulkoviฤovรก, O. โ€“ Perers, B. โ€“ Dragsted, J.:
ย ย ย  Evaluation of Long-term Global Radiation Measurements in Denmark and Sweden. In: ISES โ€“ Europe Solar Conference: Proceedings, EUROSUN 2012, Opatija, Chorvรกtsko, 18. โ€“ 20. september 2012. Rijeka: Croatian Solar Energy Association Rijeka, 2012.
6.ย ย ย  STN EN 12975-2 Tepelnรฉ solรกrne systรฉmy aย komponenty. Solรกrne kolektory. ฤŒasลฅ 2: Skรบลกobnรฉ metรณdy.

ฤŒlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise TZB HAUSTECHNIK.

Najฤรญtanejลกie