Symulacja słoneczna

Symulacja Solar odnosi się do „modelu symulacji słonecznej energetyki ”, czyli „Odtwarzanie przez scenariuszach wytwarzania energii przy użyciu systemów solarnych w modelu na komputerze ” w celu ekonomicznego wymiarowania i korzystnego wykorzystania takich systemów słonecznych w praktycznej eksploatacji .

Systemy do wykorzystania energii słonecznej , czyli systemy fotowoltaiczne , a także systemy solarne , praca w skomplikowanych sytuacjach. Na funkcjonalność techniczną i rentowność ma wpływ wiele czynników . Z tego powodu różne istotne zmienne są modelowane , wymiarowane i symulowane na komputerze podczas wytwarzania energii za pomocą systemów słonecznych .

Podstawy

Niektóre ważne czynniki wpływające na określenie sprawności wytwarzania energii słonecznej

Metody obliczeniowe i programy komputerowe do określania sprawności wytwarzania energii za pomocą systemów solarnych towarzyszą rozwojowi technologii solarnej od fazy rozwoju i budowy do instalacji systemu. Pomagają znaleźć odpowiedzi na pytania, takie jak:

• Jak niekorzystne jest położenie zakładu na północy w porównaniu z południem? (słowo kluczowe: regionalny mikroklimat słoneczny)
• Jaki wpływ ma ustawienie modułów słonecznych lub kolektorów ? (Słowo kluczowe: wyrównanie ze słońcem)
• Które nachylenie jest optymalne? (Słowo kluczowe: optymalny kąt nachylenia)
• Jak cień rzuca części budynku, drzewa itp. na zewnątrz? (Słowo kluczowe: analiza cieniowania )

Do pomiaru promieniowania słonecznego puszki przyrządów pomiarowych wśród inni piranometr , pyrheliometr i Aktinometer być użyte.

Ekonomia i wydajność poszczególnych elementów systemu

Instalacja fotowoltaiczna musi być od początku zaprojektowana w taki sposób, aby działała jak najbardziej ekonomicznie i zapewniała wymaganą wydajność. Krytyczna analiza wydajności i skuteczności poszczególnych elementów systemu ma ogromne znaczenie dla producentów , konstruktorów systemów oraz operatorów /użytkowników systemu.

Symulacja na komputerze: Programy do symulacji słonecznej z symulacją krokową

Programy symulacji słonecznej pracują z symulacją kroku czasowego; re. Innymi słowy, obliczają stany systemu i sumy energii w odstępach kilkuminutowych.

Do poprawnego obliczenia symulacyjnego należy podać dane dotyczące nasłonecznienia i temperatury zewnętrznej, wzory na obliczenie położenia słońca oraz informacje o sprawności poszczególnych elementów systemu m.in. B. Niezbędny kolektor lub moduł słoneczny, wymiennik ciepła lub falownik . Ponadto symulacja słonecznego zasobnika cieplnego ma kluczowe znaczenie w programach symulacji słonecznego ciepła : Ponieważ ciepła woda jest lżejsza niż zimna woda w przypadku zasobników ciepłej wody jako systemów magazynowania energii słonecznej, wzrasta w systemie solarnego magazynowania ciepła (typowe wartości temperatur w zasobniku solarnym wahają się od 10°C (poniżej) do ponad 90°C (góra)). Jeżeli zasobnik nie zostanie dokładnie odtworzony za pomocą technologii symulacji, nie można również dokładnie obliczyć uzysków kolektorów, ponieważ uzysk kolektorów jest silnie uzależniony od temperatury pracy kolektora. Z kolei temperatura pracy kolektora jest bardzo silnie uzależniona od temperatury wody, która jest pompowana z zasobnika solarnego do kolektora. Ponadto w słonecznych systemach cieplnych ważne jest, czy wykorzystuje się koncentrację promieniowania słonecznego, czy też w inny sposób wykorzystuje się wyłącznie naturalne promieniowanie słoneczne.

Osiągalne stopnie wydajności

Osiągalne stopnie sprawności zależą od natężenia promieniowania słonecznego i temperatur systemu (również przy fotowoltaice) i określane są jako „SFi” (zasięg słoneczny). Wydajność systemów solarnych może ulegać silnym wahaniom w ciągu roku, ponieważ kolektor musi być cieplejszy niż zasobnik lub odbiornik, zanim będzie mógł w ogóle dostarczać do niego energię. Należy uwzględnić stany systemu, w których kolektor musi przejść w „tryb stagnacji”, ponieważ zasobnik ciepła osiągnął maksymalną temperaturę.

W przypadku wyspowych systemów fotowoltaicznych (z magazynowaniem energii ) programy symulacyjne mogą z wyprzedzeniem obliczyć procesy ładowania i rozładowania w podobny sposób, a tym samym pomóc w prawidłowym zwymiarowaniu modułów fotowoltaicznych i akumulatora .

Problem nadmiaru energii słonecznej nie istnieje w przypadku systemów fotowoltaicznych podłączonych do sieci . Wydajność komponentów zależy praktycznie tylko od danych dotyczących napromieniowania i temperatury. W odniesieniu do możliwych do osiągnięcia taryf gwarantowanych (w Niemczech zgodnie z ustawą o odnawialnych źródłach energii ) i związanych z nimi zwrotów, dokładne prognozy uzysku są również interesujące dla tego typu systemu.

Regionalny mikroklimat słoneczny ma wpływ na osiągane poziomy sprawności systemów słonecznych. W perspektywie średnio- i długoterminowej można również oczekiwać, że zmiana klimatu będzie miała wpływ na możliwy do osiągnięcia stopień wydajności . Dlatego takie wpływy są naukowo badane.

Symulatory słoneczne: Symulacja promieniowania słonecznego za pomocą zestawu testowego ze sztucznym światłem i źródłami ciepła

Termin „symulacja słoneczna” jest również używany w związku z symulacją promieniowania słonecznego z wykorzystaniem sztucznego światła i źródeł ciepła . Tak zwane symulatory słoneczne służą do pomiaru stoi w pomieszczeniach zamkniętych, w celu określenia wydajności z kolektorów słonecznych i modułów fotowoltaicznych , ale również do testowania materiałów na starzenie pod UV oraz wpływami temperatury.

literatura

• Djamila Rekioua, Ernest Matagne: Optymalizacja systemów fotowoltaicznych: modelowanie, symulacja i sterowanie. (Zielona energia i technologia) Springer, Londyn 2012, ISBN 978-1-4471-2348-4 .

Indywidualne dowody

1. ↑ Volker Quaschning: Systemy energii odnawialnej: Technologia - Obliczenia - Ochrona klimatu. 10. aktualizacja i exp. Wyd., C. Hanser Verl., Monachium [2019], ISBN 978-3-446-46113-0 , s. 82 i nast.
2. ↑ Adolf Goetzberger, Volker Wittwer: Energia słoneczna: zasady fizyczne i zastosowania termiczne. 3, poprawione. i exp. Wyd., Teubner Verl., Stuttgart 1993, ISBN 3-519-23081-X , s. 49 ff.
3. ↑ Ulf Bossel: pozycja słońca, czas naświetlania i cosinus godzin dla pochylonych powierzchni. / Society for Solar and Energy Saving Technologies (red.), (Solentec-Report; 1) Solentec GmbH, Adelebsen 1978, ISBN 3-922148-00-X .
4. ↑ Adolf Goetzberger, Volker Wittwer: Energia słoneczna: zasady fizyczne i zastosowania termiczne. 3, poprawione. i exp. Wyd., Teubner Verl., Stuttgart 1993, ISBN 3-519-23081-X , s. 152 ff.
5. ↑ Usługa internetowa symulacji słonecznej (bezpłatna) z graficzną reprezentacją rozkładu temperatury w zasobniku solarnym
6. ↑ Adolf Goetzberger, Volker Wittwer: Energia słoneczna: zasady fizyczne i zastosowania termiczne. 3, poprawione. i exp. Wyd., Teubner Verl., Stuttgart 1993, ISBN 3-519-23081-X , s. 76 i nast.
7. ↑ Volker Quaschning: Systemy energii odnawialnej: Technologia - Obliczenia - Ochrona klimatu. 10. aktualizacja i exp. Wyd., C. Hanser Verl., Monachium [2019], ISBN 978-3-446-46113-0 , s. 86 f.
8. ^ Gerhard Luther, Thomas Bouillon: Europejski mikroklimat słoneczny. (raport końcowy; EG-Projekt; 1 kwietnia 1986 - 31 marca 1989; kontrakt 0328698A) Państwowy Instytut Zdrowia i Środowiska, Saarbrücken 1989.
9. ↑ Sina Lohmann: Długoterminowa zmienność globalnego i bezpośredniego promieniowania słonecznego w zastosowaniach energii słonecznej. W: Raport z badań / Niemieckie Centrum Lotnicze eV w Stowarzyszeniu Helmholtza. (Kolonia) ( ISSN  1434-8454 ) H. 13 (2006) [Zugl. Dys. Uniw. Monachium].
10. ↑ Volker Quaschning: Systemy energii odnawialnej: Technologia - Obliczenia - Ochrona klimatu. 10. aktualizacja i exp. Wyd., C. Hanser Verl., Monachium [2019], ISBN 978-3-446-46113-0 , s. 101 i 106 f.