palette
بهينه يابي زاوية انحرافِ پنلهاي آرايه هاي خورشيدي عمود مورد پژوهش: شهر تهران

چکیده

مصرف بي‌روية سوخت‌هاي فسيلي به خسارات جبران‌ناپذيري منجر شده است. بحران انرژي در جهان و کاهش مستمر ذخيره‌هاي انرژي‌هاي تجديدناپذير، متخصصان را بر آن داشته که به دنبال جانشين مناسب و پاکي براي سوخت‌هاي فسيلي باشند. از طرف ديگر، با پيشرفت تکنولوژي و افزايش بهره‌وري از انرژي‌هاي تجديدپذير، جهان به سمت استفاده از اين منابع لايزال سوق داده شده است. از ميان انرژي‌هاي تجديد‌پذير، انرژي خورشيدي و پنل‌هاي فتوولتاييک،‌ به دليل دسترسي آسان و قابل استفاده بودن در اکثر نقاط کرة زمين، اهميّت ويژه‌اي دارد. استفاده از اين پنل‌ها‌ در صنعت ساختمان‌سازي تا آنجا پيش رفته است که آن‌ها را عناصري براي ساخت ساختمان‌هاي پايدار دانسته‌اند و کاربرد آن‌ها در جهان و در پروژه‌هاي مختلف بر روي بام‌ها، نما‌ها، و.... ديده شده است. زاوية قرارگيري پنل‌ها در جبهه‌هاي مختلف ساختمان (اعم از بام و نما) و بررسي سايه‌اندازي آن‌ها بر روي هم در هنگام استفاده، به منزلة ابزاري براي ساخت، از اهميت ويژه اي برخوردار است.

در اين مقاله راهکاري پارامتريک در افزونة (پلاگين) گرسهاپر براي محاسبة زاوية انحراف بهينة پنل‌هاي آرايه‌هاي خورشيدي در حالت‌هاي عمود (بر روي نماها)، شيب‌دار (بر روي بام‌هاي شيبدار)، افقي (بر روي زمين‌ها و بام‌هاي تخت) و در جهت‌گيري‌هاي مختلف ساختمان برنامه‌نويسي شد و با تعريف شاخص‌هايي عددي در اين راهکار، اهميت و لزوم استفاده از زاوية مذکور در حالت‌هاي مختلف مشخص گرديد و در گام بعدي اعتبارسنجي محاسباتِ آن به اثبات رسيده است. سپس به واسطة آن، و به صورت موردي براي شهر تهران، زاوية انحرافِ بهينة پنل‌ها براي آرايه‌اي مشخص و عمود (بر روي نما) در جهت‌گيري‌هاي مختلف آن به دست آمد و اهميت استفاده از اين زاويه و همچنين مقدار آن در جهت‌گيري‌هاي مختلف نما به صورتِ نموداري گزارش داده شد. در اين نوشتار اثبات گشت که لزوم استفاده از زاوية انحراف بهينه در جهت‌گيري‌هاي به سمت شرق و غرب نما به‌مراتب بيشتر از جهت‌گيري ‌به سمت جنوب آن است.

واژگان کلیدی
بهينهيابي زاويه، آرايههاي خورشيدي عمود، سايهاندازي جزئي، محاسبات پارامتريک (گرسهاپر)، آنگستروم

منابع و مآخذ مقاله

بهادرينژاد، مهدي و بهاره فرهمندپور، «طراحي وبررسي سيستم برق خورشيدي براي يک ساختمان اداري در تهران»، در بيست و يکمين کنفرانس بين المللي برق، 1385.

شمس، محمدحسين. «مروري بر فناوريهاي توليد برق از انرژي خورشيدي جهان»، در فصلنامة توسعۀ تکنولوژي صنعتي، جهاد دانشگاهي واحد صنعتي شريف، ش 21 (تابستان 1392)، ص 16-17.

محمدشيرازي، علي. تدوين الگوي نصب پنلهاي خورشيدي در نماي ساختمانها، پاياننامة کارشناسي ارشد رشته فناوري (بايونيک) معماري، استاد راهنما: محمد تحصيلدوست، دانشکدة معماري و شهرسازي، دانشگاه شهيد بهشتي، 1396.

معيني، سام و شهرام جوادي. «براورد تابش خورشيد در ايران با استفاده از يک مدل بهينه»، در نشريه انرژي ايران, ش 34 (تابستان 1389)، ص 1-10.

وفايي، راحيل و شهرام پورديهيمي. «براورد تابش خورشيد روي سطح فتوولتاييکهاي يکپارچه با ساختمان»، در صفه، ش 69 (تابستان 94)، ص 19-36.

وفايي، راحيل. سيستمهاي فتوولتاييک در ترکيب با معماري، پاياننامة کارشناسي ارشد دانشگاه شهيد بهشتي، 1388.

هيئت دولت، مصوبة ابلاغ نرخ خريد تضميني برق از نيروگاههاي تجديدپذير و پاک، 19/2/96.

Appelbaum, J. & J. Bany. “Shadow Effect of Adjacent Solar Collectors in Large Scale Systems”, in Solar Energy, Vol. 23 (1979), pp. 497-507.

Bany, J. & J. Appelbaum. “The Effect of Shading on the Design of a Field of Solar Collectors”, in Solar Cells, Vol. 20 (1987), pp. 201-228.

Benghanem, M. “Optimization of Tilt Angle for Solar Panel: Case Study for Madinah, Saudi Arabia”, in Applied Energy, Vol. 88 (2011), pp. 1427-1433.

Blanco, Jesús M., et al. “Energy Assessment and Optimization of Perforated Metal Sheet Double Skin Façades through Design Builder; A Case Study in Spain”, in Energy and Buildings, 111 (2016), pp. 326-336.

Du, J. & R. Xu & X. Chen & Y. Li & J. Wu, “A Novel Solar Panel Optimizer with Self-compensation for Partial Shadow Condition”, in Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2013 Twenty-Eighth Annual IEEE, 2013, pp. 92-96.

Hafez, A. & A. Soliman & K. El-Metwally & I. Ismail. “Tilt and Azimuth Angles in Solar Energy Applications–A Review”, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 77 (2017), pp. 147-168.

Hartner, M. & A. Ortner & A. Hiesl & R. Haas. “East to West–The Optimal Tilt Angle and Orientation of Photovoltaic Panels from an Electricity System Perspective”, in Applied Energy, Vol. 160, pp. 94-107, 2015.

Hay, J.E. “Calculation of Monthly Mean Solar Radiation for Horizontal and Inclined Surfaces”, in Solar Energy, Vol. 23 (1979), pp. 301-307.

Hinrichsen, K. “The Ångström Formula with Coefficients Having a Physical Meaning”, in Solar Energy, Vol. 52 (1994), pp. 491-495.

Ishaque, K. & Z. Salam, “A Review of Maximum Power Point Tracking Techniques of PV System for Uniform Insolation and Partial Shading Condition”, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 19 (2013), pp. 475-488.

Kacira, M. & M. Simsek & Y. Babur & S. Demirkol. “Determining Optimum Tilt Angles and Orientations of Photovoltaic Panels in Sanliurfa, Turkey”, in Renewable Energy, Vol. 29 (2004), pp. 1265-1275.

Kaddoura, T.O. & M.A. Ramli & Y.A. Al-Turki. “On the Estimation of the Optimum Tilt Angle of PV Panel in Saudi Arabia”, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 65 (2016), pp. 626-634.

Kadri, R. & J-P. Gaubert & G. Champenois. “New Converter Topology to Improve Performance of Photovoltaic Power Generation System under Shading Conditions”, in Power Engineering, Energy and Electrical Drives (POWERENG), 2011 International Conference on, 2011, pp. 1-7.

Kazmi, S.M.R. & H. Goto & O. Ichinokura & H-J. Guo. “An Improved and very Efficient MPPT Controller for PV Systems Subjected to Rapidly Varying Atmospheric Conditions and Partial Shading”, in Power Engineering Conference, 2009. AUPEC 2009. Australasian Universities, 2009, pp. 1-6.

Khoo, Y.S. & A. Nobre & R. Malhotra & D. Yang & R. Rüther & T. Reindl, et al. “Optimal Orientation and Tilt Angle for Maximizing in-plane Solar Irradiation for PV Applications in Singapore”, in IEEE Journal of photovoltaics, Vol. 4 (2014), pp. 647-653.

Liu, X. & X. Mei & Y. Li & Y. Zhang & Q. Wang & J. R. Jensen, et al. “Calibration of the Ångström–Prescott Coefficients (a, b) under Different Time Scales and their Impacts in Estimating Global Solar Radiation in the Yellow River Basin”, in Agricultural and Forest Meteorology, Vol. 149 (2009), pp. 697-710.

Loutzenhiser, P.G., et al. “Empirical Validation of Models to Compute Solar Irradiance on Inclined Surfaces for Building Energy Simulation”, in Solar Energy, 81(2) (2007), pp. 254-267.

Martinez-Lozano, J. & F. Tena & J. Onrubia & J. De La Rubia. “The Historical Evolution of the Ångström Formula and its Modifications: Review and Bibliography”, in Agricultural and Forest Meteorology, Vol. 33 (1984), pp. 109-128.

Muzathik, A. & M. Ibrahim & K. Samo & W.W. Nik. “Estimation of Global Solar Irradiation on Horizontal and Inclined Surfaces Based on the Horizontal Measurements”, in Energy, Vol. 36 (2011), pp. 812-818.

Norris, D. “Solar Radiation on Inclined Surfaces”, in Solar Energy, Vol. 10 (1966), pp. 72-76.

Sick, F. & T. Erge. Photovoltaics in Buildings: A Design Handbook for Architects and Engineers, Earthscan, 1996.

Sinha, S. & S. Chandel. “Optimum Tilt Angles for Maximum Power Generation by Photovoltaic Systems in Western Himalayan State of Himachal Pradesh, India”, in Power Electronics (IICPE), 2016 7th India International Conference on, 2016, pp. 1-6.

Weinstock, D. & J. Appelbaum. “Optimal Solar Field Design of Stationary Collectors”, in Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 126 (2004), pp. 898-905.

Weinstock, D. & J. Appelbaum. “Optimization of Economic Solar Field Design of Stationary Thermal Collectors”, in Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 129 (2007), pp. 363-370.

Yadav, A.K. & H. Malik & S. Chandel. “Tilt Angle Calculation for Installation of PV Systems for Mountainous Regions of Himachal Pradesh India”, in Electrical Power and Energy Systems (ICEPES), International Conference on, 2016, pp. 205-209.

Yadav, A.K. & S. Chandel. “Tilt Angle Optimization to Maximize Incident Solar Radiation: A Review”, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 23 (2013), pp. 503-513.

Zhen, Z. & Z. Zengwei & S. Li & W. Jun & P. Wuchun & L. Zhikang, et al. “The Effects of Inclined Angle Modification and Diffuse Radiation on the Sun-Tracking Photovoltaic System”, in IEEE Journal of Photovoltaics, Vol. 7 (2017), pp. 1410-1415.

http://amarista.ir/content/statistics/395/

http://www.gadirsolar.es/en/fv-modules.html

http://www.suna.org.ir/ationoffice (سايت انرژيهاي نوي ايران)

https://www.accuweather.com/fa/ir/tehran


ارجاعات
  • در حال حاضر ارجاعی نیست.