ΑΣΚΗΣΗ 5. Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων ημερήσιων τιμών πυκνότητας ισχύος ηλιακής ακτινοβολίας

Σχήμα 5. Δ: Εισαγωγή δεδομένων χρονοσειρών  δεδομένων στον Η/Υ. Επεξεργασία - Αποτελέσματα - Μέσες τιμές (ΕΑΜ):

Σκοπός: Ορολογία ηλιακής ακτινοβολίας, μεθοδολογία επεξεργασίας μετρήσεων σχετικών με την ηλιακή ακτινοβολία, υπολογισμός μέσων τιμών.

Εργασίες: Επεξεργασία στο PC (Excel), μηνιαίων πειραματικών δεδομένων τιμών πυκνότητας ισχύος ηλιακής ακτινοβολίας από το αρχείο του εργαστηρίου «Φωτοβολταϊκό Πάρκο» και κατασκευή γραφημάτων. Υπολογισμός μέσων τιμών.

Γραφήματα: 1. Πυκνότητα ισχύος σε οριζόντιο επίπεδο.

                            2. Ημερήσια ενέργεια.

Απαιτούμενα μέσα: α) PC με πρόγραμμα Excel για επεξεργασία των δεδομένων, printer για γραφήματα.

                                    β) Μηνιαία πειραματικά δεδομένα ηλιακής ακτινοβολίας.

Αναφορά στη θεωρία: Ορολογία ηλιακής ακτινοβολίας. Υπολογισμός μέσων τιμών. Μεγέθη και μονάδες μέτρησης μεγεθών που αφορούν στην ηλιακή ακτινοβολία. (Βιβλιογραφία μαθήματος, στο τέλος της άσκησης)

Μέθοδος υπολογισμού τον ολοκληρώματος για τη μέση τιμή των χαρακτηριστικών μεγεθών

Γενικά, η μέση τιμή ενός μεγέθους στο χρονικό διάστημα Τ, δίδεται από τη σχέση:

(1α)

για διακριτά χρονικά διαστήματα Δti. Αν τα διαστήματα θεωρηθούν απειροστά, το άθροισμα γράφεται

(1β)

Στην περίπτωση συλλογής δεδομένων που αφορούν σύνολο στιγμιαίων τιμών ενός μεγέθους, όπως στην περίπτωση των μετεωρολογικών στοιχείων (πυκνότητα ισχύος ηλιακής ακτινοβολίας, θερμοκρασία αέρα, ταχύτητα ανέμου κ.α.), το χρονικό διάστημα αναφοράς Τ αφορά σε ημέρα, μήνα, έτος. Το χρονικό διάστημα Δtι επανάληψης της μέτρησης λαμβάνεται σταθερό και μπορεί να είναι, ανάλογα με την ανάγκη αναλυτικότερης καταγραφής των μεταβολών του μεγέθους, από 1 δευτερόλεπτο μέχρι και τρίωρο. Αν συμβολίσουμε με τ το χρονικό αυτό διάστημα, η προηγούμενη σχέση γράφεται:

(2)

 

ΕΡΓΑΣΙΕΣ

 

  1. Δίδονται διαδοχικές μετρήσεις ηλιακής ακτινοβολίας, ενός μηνός (CD ή στην ιστοσελίδα του εργαστηρίου), από το αρχείο μετεωρολογικών δεδομένων του εργαστηρίου «Φωτοβολταϊκό Πάρκο». Αφορούν σε μηνιαία δεδομένα ανά 5 min, της πυκνότητας ισχύος της ηλιακής ακτινοβολίας (ολικής και διάχυτης), σε οριζόντιο επίπεδο.

Με βάση τα δεδομένα αυτά να παραστήσετε γραφικά σε συνάρτηση με το χρόνο, μέσα στο 24ωρο, για μια αίθρια και μια συννεφιασμένη μέρα του μήνα (Να αναφέρετε τις ημερομηνίες):

α) την πυκνότητα ισχύος της ολικής ηλιακής ακτινοβολίας G (W/m2), σε οριζόντιοεπίπεδο

β) την πυκνότητα ισχύος της απ' ευθείας ηλιακής ακτινοβολίας B (W/m2), στο οριζόντιο επίπεδο

γ) την πυκνότητα ισχύος της διάχυτης ηλιακής ακτινοβολίας D (W/m2), σε οριζόντιο επίπεδο,

  1. Υπολογίστε την ημερήσια ενεργειακή απολαβή Η (kWh/m2.d), για καθεμιά απ' τις μέρες του μήνα που σας δόθηκε, καθώς και την αντίστοιχη μέση τιμή της πυκνότητας ισχύος (W/m2).

  2. Να παραστήσετε γραφικά τη μεταβολή της ημερήσιας ενεργειακής απολαβής Η (kWh/m2.d), σε συνάρτηση με το χρόνο, εκφρασμένο σε ημέρες (από 1 έως 30 ή 31, ανάλογα με το μήνα. Για το Φεβρουάριο 28 ή 29 για τα δίσεκτα έτη).

  3. Να υπολογίσετε τη μέση ημερήσια ενεργειακή απολαβή της ηλιακής ακτινοβολίας . (kWh/m2.d), που αφορά στο συγκεκριμένο μήνα καθώς και την αντίστοιχη μέση τιμή της πυκνότητας ισχύος (W/m2).

 

Βιβλιογραφία μαθήματος: Φωτοβολταϊκά Συστήματα, Ι. Φραγκιαδάκης, Εκδόσεις ΖΗΤΗ.

Παράγραφοι: 1.2.4.1, 1.2.5, 1,3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8 (1.8.1), 1.9 (1.9.1).