Солнечная энергетика > Приборы для солнечной энергетики


Какие приборы нужны для научных исследований и проектно-изыскательских работ в срлнечной энергетике?


Данные, полученные с пиранометров и пиргелиометров, могут напрямую сопоставляться с данными по всему миру - от сетей метеорологических станций и спутниковых данных до данных компьютерного прогнозирования солнечного излучения. Эти данные подходят для любых типов солнечных станций - термальных или фотоэлектрических - и поэтому являются идеальным решением как для научных исследований, так и для проектно-изыскательских работ при выборе места установки станции.


Основным требованием всегда является наличие горизонтально установленного пиранометра для измерения суммарной плотности энергии солнечного излучения. Он служит эталоном для данной установки или местности. Как для научных, так и для изыскательских целей важна высокая точность и надежность данных. Это значит, что пиранометры должны соответствовать ISO "вторичный эталон" или выше. Модели CMP11, CMP21 и CMP22, а также их "интеллектуальные" модификации способны измерять суммарный поток энергии солнечного излучения с очень малым уровнем неопределенности - от 1 до 2%.


Фотоэлектрические панели имеют широкий угол обзора и должны располагаться так, чтобы получить максимальное количество энергии солнечного излучения. Из-за особенностей места, а также для экономии средств, панели могут быть установлены неподвижно, под определенным углом наклона. В этом случае необходим второй пиранометр. Обычно он устанавливается под оптимальным для данной местности углом для измерения суммарного потока энергии на наклонную плоскость. Такая установка пиранометра служит оценкой потока излучения, падающего на неподвижную фотоэлектрическую панель.


Для максимального использования доступной солнечной энергии фотоэлектрические панели часто устанавливают на системах, которые следуют за Солнцем в течение дня. Концентрирующие фотоэлектрические и тепловые системы используют линзы или зеркала для концентрации солнечной энергии, и они должны быть направлены на Солнце с высокой степенью точности.



Такие технологии требуют измерять поток энергии прямого солнечного излучения с помощью пиргелиометра и автоматической системы слежения за Солнцем (тракера). Пиргелиометр должен быть первого класса по классификации ISO, таким, как CHP1 и "интеллектуальная" его версия - SHP1. Они способны измерять суммарную энергию прямого излучения с неопределенностью не более 1%. Система слежения за Солнцем должна обеспечить точность направления на Солнце 0,1о, на это способны модели SOLIS2 и 2AP.


Обычно сверху тракера устанавливают пиранометр для измерения суммарного потока солнечного излучения. Второй пиранометр с затеняющим устройством добавляют для измерения потока рассеянного солнечного излучения.


Третий пиранометр устанавливают сбоку тракера и направляют на Солнце для измерения суммарного потока нормального излучения, которое получает фотоэлектрическая панель, установленная на двухосевой следящей системе.


Традиционные фотоэлектрические полупроводниковые материалы в основном чувствительны к видимой и ближней инфракрасной части спектра, примерно от 400 до 1100 нм с пиком в инфракрасной области, как показано линией зеленого цвета на рис.2. Однако, в зависимости от состояния неба значительное количество энергии может поступать из ультрафиолетовой области спектра - с длиной волны до 400 нм, а также из ближнего инфракрасного излучения с длиной волны больше 1100нм.


Поэтому от разработчиков новых материалов требуют использовать и эту часть спектра. Все чаще при исследованиях в области фотоэлектрических материалов используют радиометр для полного УФ-излучения CUV5, чтобы осуществлять мониторинг излучения с длиной волны в диапазоне от 280 до 400 нм.


Концентрирующие тепловые солнечные станции обычно используют параболоциллиндрические отражатели или специальные следящие зеркала (гелиостаты) для фокусировки солнечного излучения на трубу или башню коллектора, в которых теплоноситель (жидкость или газ) нагревается до очень высокой температуры (от 400 до 1000о). Нагретый теплоноситель, как правило, используется для производства пара, который приводит в движение традиционные турбины для выработки электроэнергии. Из-за особенностей таких станций понятно, почему они меньше зависят от длины волны, чем ФЭ установки. Они могут фокусировать все имеющиеся прямое излучение в УФ, видимом и ИК диапазонах, а в пасмурный день - длинноволновое излучение атмосферы и облаков. В этих системах для измерения длинноволнового излучения добавляют пиргеометры CGR3 и CGR4.


Для проектно-изыскательных работ при выборе места установки солнечной станции часто добавляют простую автоматическую метеостанцию. Это обеспечивает дополнительную информацию для принятия решений по месту установки. Эффективность солнечных батарей зависит от температуры, а высокая скорость ветра может потребовать дополнительных креплений для панелей или стать причиной повреждения оборудования. Места установки часто удалены от населенных пунктов, и приборам придется работать от солнечных батарей и аккумуляторов. Kipp & Zonen предлагает решения от одного пиранометра до полностью укомплектованных станций солнечного мониторинга, включающих измерение метеорологических параметров, сбор и хранение данных, их телеметрию и визуализацию.


Радиометры Kipp & Zonen просты в обслуживании - необходимо только поддерживать чистоту стеклянных колпаков и окошек, а также периодически заменять катридж с поглотителем влаги, который обеспечивает необходимую сухость воздуха внутри прибора. Частота чистки может быть сокращена, а длительность безотказной работы увеличена с помощью вентиляционного модуля, такого, как CVF3, который подает чистый воздух на колпак пиранометра для поддержания его в чистоте и удаления пыли, капель дождя и росы. Поток воздуха может подогреваться, чтобы прибор не обмерзал.



Кроме обычного обслуживания необходимо проводить регулярную калибровку приборов для того, чтобы радиометры работали в пределах своих технических характеристик. Kipp & Zonen рекомендует калибровку своих радиометров, по крайней мере, каждые два года. Все калибровочные сертификаты Kipp & Zonen включают полную оценку неопределенностей измерений, а также данные о прослеживаемости к стандартам Мирового радиационного центра в Давосе (Швейцария).


Предыдущий   Следующий