Energia solară

1. INTRODUCERE

1.1. GENERALITĂŢI

Folosirea energiei solare are rădăcini adânci în timp, iar exploatarea acestei surse de căldură prin tehnici de lucru mai puţin perfecţionate este frecvent întâlnită şi în practica curentă. Prepararea apei calde de consum reprezintă un domeniu tentant de aplicare a energiei solare , atât di punct de vedere tehnic cât şi economic.

Astfel pe 1 m2 de suprafaţă, la nivelul solului, în jurul paralelei de 450, care trece prin România, se pot capta anual 500-700 x 103 Kcal, ceea ce reprezintă 75-100 Kg cc, echivalent cu 45-70 Kg petrol sau 50-80 m3 gaze naturale, 200-250 Kg lignit.

In cazul conversiei de energie electrică, din energia medie anuală disponibilă, la suprafaţa solului de 800-1500 kwh/m2, în funcţie de soluţiile tehnice se pot capta între 30-150 kwh/m2/an.

Teritoriul ţării noastre cuprinde 5 zone de însorire:

- zona litoralului - zona climaterică 0, cu peste 2250 ore însorire/an

- zona de câmpie - zona I - cu 2250-2100 ore / an

- zona submontană - zona II - cu 2100-1900 ore / an

- zona III - cu 1900-1800 ore/an

- zona IV - cu sub 1800 ore / an.

Pe baza calculelor tehnico-economice, a măsurătorilor şi cercetărilor efectuate, rezultă că instalaţiile solare sunt eficiente în zonele cu o durată de însorire mai mare de 1800 ore / an.

Potenţialul solar energetic se poate utiliza în afara domeniului menajer, la procesele de uscare a cerealelor, legumelor şi fructelor, uscarea fânului, tutunului, cărămizilor, etc.

2. DATE DE CALCUL A INSTALAŢIILOR SOLARE

2.1. FACTORUL CLIMATIC

Pentru dimensionarea staţiilor solare şi pentru verificarea condiţiilor funcţionale ale acestora este necesar să se cunoască valorile unor parametrii climatici. Este necesar să se cunoască valorile medii lunare multianuale ale temperaturii aerului, ale radiaţiei solare, ale vitezei aerului şi numărul mediu de ore în care soarele străluceşte în decurs de o lună. Datele au fost extrase din unele surse de informaţii privind clima ţării noastre puse la dispoziţie de INMH Bucureşti. Unele date climaterice înregistrate nu sunt complete pe întreg cuprinsul ţării, datorită unor criterii subiective privind stabilirea “ zilei senine “, necesare pentru aflarea radiaţiei globale şi directe. Se prezintă un model de calcul mai complet şi caracteristica de dimensionare a staţiilor solare.

2.1.2. RADIAŢIA SOLARĂ PE PLAN ORIZONTAL ŞI ÎNCLINAT

Pentru măsurarea radiaţiilor solare globale şi directe, la noi în ţară se dispune doar de şapte staţii meteorologice şi anume:

- Bucureşti, Constanţa, Cluj, Craiova, Galaţi, Iaşi şi Timişoara.

Radiaţia solară globală zilnică (Iza) se poate calcula cu relaţia prezentată de Duffis şi Beckmon.

(1)

Iza - radiaţia medie zilnică în afara atmosferei, [ W / m2 zi].

C3 - constanta solară, Cs = 1353 [ W / m2 zi]

m - ziua din an considerată ( prima zi fiind 1 ianuarie )

 - latitudinea locului [ grade ]

 - declinaţia locului şi zilei n din an, [ grade ]

tr - unghiul orar corespunzător răsăritului soarelui ,[ grade ].

Prin calcularea radiaţiei solare medii zilnice, cu ajutorul relaţiei (1.), pentru latitudinea de 45o nord au rezultat valorile prezentate în tabelul 1.

Luna 15.I 15.II 15.III 15.IV 15.V 15.VI 15.VII 15.VIII 15.IX 15.X 15.XI 15.XII

Iza

[W/m2zi]

3278 4786 6823 9095 10789 11513 11167 9799 7693 5443 3653 2883

Tab. 1.

Pentru calculele de dimensionare se recomandă valorile ( Tab. 2.) măsurate pentru

radiaţia solară globală zilnică pe cer senin., [ G ],pe plan orizontal ( IGSZ ) pentru data de 15 a fiecărei luni, în W / m2 zi .

Luna Valori calculate Valori definitive

IGzs % IGzs % IGzs %

I 2330 3,48 2240 3,60 2349 3,67

II 4080 6,10 3170 5,08 3459 5,41

III 6040 9,03 5145 8,27 4986 7,79

IV 7235 10,81 6720 10,79 6711 10,49

V 8100 12,10 7715 12,38 8023 12,54

VI 8480 12,69 8515 13,67 8595 13,44

VII 8085 12,08 8040 12,90 8325 13,01

VIII 7230 10,80 6625 10,63 7254 11,34

IX 6005 8,97 5400 8,66 5628 8,79

X 4220 6,31 3980 6,39 3947 6,17

XI 3040 4,54 2765 4,44 2639 4,11

XII 2070 3,09 1990 3,19 2061 3,22

Tab. 2.

Făcând raportul între valorile radiaţiei solare globale zilnice, medii măsurate, pe zi senină pe plan orizontal ( IGZSm ), valorile radiaţiei solare globale zilnice definitive ( IGZS ) şi valorile radiaţiei solare medii zilnice din afara atmosferei ( Iza ),apar o serie de elemente care justifică adoptarea valorilor definitive propuse în tabelul 3.

Raportul dintre radiaţia solară globală zilnică pe zi senină, pe plan orizontal, valori medii măsurate ( IGZSm ), valori definitivate ( IGZS ) şi radiaţia solară medie zilnică din afara atmosferei ( Iza ).

Tab 3.

luna 15.I 15.II 15.III 15.IV 15.V 15.VI 15.VII 15.VIII 15.IX 15.X 15.XI 15XII

data

IGzsm

W/m2 zi 2330 4080 6040 7235 8100 8490 8085 7230 6005 4220 3040 2070

IGzs

W/m2 zi 2394 3459 4986 6711 8023 8595 8325 7254 5628 3947 2629 2061

Iza

W/m2 zi 3278 4786 6823 9095 10789 11513 11167 9799 7692 5443 3653 2883

IGzsm/Iza 0,711 0,852 0,885 0,795 0,751 0,737 0,724 0,730 0,781 0,775 0,832 0,718

IGza/Iza

0,717 0,723 0,731 0,738 0,744 0,746 0,745 0,740 0,732 0,725 0,72 0,715