تعیین زاویه بهینه برای گردآور‌های خورشیدی صفحه تخت و صفحات فتوولتایی در استان خوزستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی ماشین‌های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشکده مهندسی زراعی و عمران روستایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی ماشین‌های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشکده مهندسی زراعی و عمران روستایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران

چکیده

گردآور­های خورشیدی و صفحات فتوولتایی به طور معمول با زاویه‌ای ثابت نسبت به افق، مقابل خورشید قرار داده می‌شوند. زاویه بهینه، تأثیر بسزایی در دریافت بیشینه انرژی دارد. از آنجایی که بررسی جامعی برای تعیین زاویه بهینه در استان خوزستان صورت نگرفته است، در این پژوهش مراکز شهرستان‌های استان خوزستان شامل بیست و شش شهر مد نظر قرار گرفتند. میزان انرژی دریافتی روی سطح شیبدار بر اساس متوسط 16 ساله داده‌های تابش خورشیدی و مدل‌ ایزوتروپیک و غیر ایزوتروپیک (مدل HDKR) محاسبه شد. زوایای مختلف از 20- تا 90 درجه با گام 1/0 با استفاده از کدهای فرترن امتحان و زاویه متناظر با بیشینه انرژی دریافتی به عنوان زاویه بهینه تعیین گردید. مقایسه نتایج به دست آمده با پژوهش‌های پیشین نشان داد مدل HDKR عملکرد بهتری دارد و میانگین زاویه بهینه شهرستان‌های استان خوزستان به صورت تقریبی 26 درجه با انحراف معیار 8/0 به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Spohn T, Breuer D, Johnson T. Encyclopedia of the Solar System. Elsevier; 2014.
[2]  هوشنگی ن، آل شیخ ع، هلالی ح، بررسی منطقه ای پتانسیل تابش خورشیدی با ارزیابی و بهینه سازی روش های درون یابی در سطح کشور ایران. فصلنامه برنامه ریزی منطقه ای. 1393، د. 4، ش. 16، ص 1-16.
[3]  Duffie JA, Beckman WA. Solar Engineering of Thermal Processes. John Wiley & Sons; 2013.
[4] عبدل زاده م، جعفری س، رهنما م، عامری م، تعیین زاویه بهینه پانل های خورشیدی ثابت برای دریافت بیشترین انرژی تشعشعی در شهر کرمان. نشریه بین المللی علوم مهندسی دانشگاه علم و صنعت ایران. 1387، د. 10، ش. 19، ص 91-98.
[5]  Abdolzadeh M, Mehrabian M. Heat Gain of a Solar Collector Under an Optimum Slope Angle in Kerman, Iran. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 2011;33(14):1375-85.
[6]  Jafarkazemi F, Saadabadi SA, Pasdarshahri H. The optimum tilt angle for flat-plate solar collectors in Iran. Journal of Renewable and Sustainable Energy. 2012;4(1):1-15.
[7]  Abdolzadeh M, Mehrabian MA. The Optimal Slope Angle for Solar Collectors in Hot and Dry Parts of Iran. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 2012;34(6):519-30.
[8]  Abdolzadeh Z, Abdolzadeh M, Fadaeinedjad R. Optimum slope angles and the corresponding uncertainties for a solar collector. International Journal of Ambient Energy. 2014;37(1):46-54.
[9]  Jafari S, Javaran EJ. An Optimum Slope Angle for Solar Collector Systems in Kerman Using a New Model for Diffuse Solar Radiation. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 2012;34(9):799-809.
[10]         جامعی ا، ذوالفقارزاده ح، اکبرزاده پ، محاسبه شیب بهینه گردآورهای خورشیدی تخت و مقایسه کاربرد آن ها با یکدیگر در فصول مختلف سال در کرمان. علوم و تکنولوژی محیط زیست. 1399، د. 21، ش. 1، ص 1-13.
[11]         Salvatipour HS, Abdolzadeh M, Beheshti HK, Rahnama M. Solar Energy Enhancement of a Solar Collector by an Optimum Slope Angle in Isfahan, Central Region of Iran. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 2011;33:1625-35.
[12]         خراسانی زاده ح، مسچی، س، تعیین زاویۀ شیب بهینۀ ماهیانه، فصلی، شش‌ماهه و سالانه کلکتورهای خورشیدی تخت در کاشان. مهندسی و مدیریت انرژی. 1392، د. 3، ش. 4، ص 38-49.
[13]         Salari M, Jahanshahi Javaran E. Optimising the tilt angle for solar surfaces using different solar irradiation models in Yazd, Iran. International Journal of Ambient Energy. 2017;39(4):323-31
[14]         گشایشی ح، ادیبی طوسی س، سینا س، رستمی م، جعفری ا، بررسی آزمایشگاهی اثر شیب پوشش شیشه ای با سطوح تخت و محدب صفحه جاذب در بازدهی آب شیرین کن خورشیدی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1400، د. 51، ش. 1، ص 199-207.
[15]         Farhadi R, Taki M. The energy gain reduction due to shadow inside a flat-plate solar collector. Renewable Energy. 2020;147:730-40.
[16]         Keshavarz SA, Talebizadeh P, Adalati S, Mehrabian MA, Abdolzadeh M. Optimal slope-angles to determine maximum solar energy gain for solar collectors used in Iran. International Journal of Renewable Energy Research (IJRER). 2012;2(4):665-73.
[17]         آروین ع، نجف پور ب، ترنجی ع، تعیین زاویه بهینه پنل های خورشیدی در جزیره کیش. مجله آمایش جغرافیایی فضا. 1396، د. 7، ش. 26، ص 210-199.
[18]         روحانی ع، عبداله پور م، گلزاریان م، ابوترابی زارچی ح، تعیین زوایای بهینه آرایه های خوشیدی برای دریافت بیشترین انرژی  (مطالعه مورد: خراسان رضوی، مشهد. نشریه انرژی ایران. 1396، د. 20، ش. 2، ص 125-103.
[19]         رحیمی ع، کربلائی درئی ع، کربلائی م، تحلیل شیب و آزیموت بهینه برای نصب پنل فتوولتاییک براساس تابش دریافتی خورشید در شهرستان کاشان. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی. 1397، د. 18، ش. 49، ص 59-74.
[20]         Kalbasi R, Jahangiri M, Nariman A, Yari M. Optimal Design and Parametric Assessment of Grid-Connected Solar Power Plants in Iran, a Review. Journal of Solar Energy Research. 2019;4(2):142-62.
[21]         Danandeh MA, Mousavi SM. Solar irradiance estimation models and optimum tilt angle approaches: A comparative study. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018;92:319-30.
[22]         Jacobson MZ, Jadhav V. World estimates of PV optimal tilt angles and ratios of sunlight incident upon tilted and tracked PV panels relative to horizontal panels. Solar Energy. 2018;169:55-66.
[23]         Chang TP. The Sun’s apparent position and the optimal tilt angle of a solar collector in the northern hemisphere. Solar Energy. 2009;83(8):1274-84.
[24]         Duffie JA, Beckman WA, Blair N. Solar Engineering of Thermal Processes, Photovoltaics and Wind. John Wiley & Sons; 2020.
[25]         Kalogirou SA. Solar Energy Engineering: processes and systems. Academic Press; 2014.
[26]         Bhattacharya S, Braun C, Leopold U. An Efficient 2.5D Shadow Detection Algorithm for Urban Planning and Design Using a Tensor Based Approach. ISPRS International Journal of Geo-Information. 2021;10(9):583.
[27]         Kacira M, Simsek M, Babur Y, Demirkol S. Determining optimum tilt angles and orientations of photovoltaic panels in Sanliurfa, Turkey. Renewable Energy. 2004;29(8):1265-75.
[28]         Shukla KN, Rangnekar S, Sudhakar K. Comparative study of isotropic and anisotropic sky models to estimate solar radiation incident on tilted surface: A case study for Bhopal, India. Energy Reports. 2015;1:96-103.
[29]         The World Bank Group. Global horizontal irradiation. 2023 Available from: https://globalsolaratlas.info/map.