Визначення впливу сезонного кута встановлення на ефективність нерухомих сонячних фотоелектричних модулів

Автор(и)

  • Геннадій Анатолійович Голуб Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-2388-0405
  • Наталія Михайлівна Цивенкова Національний університет біоресурсів і природокористування України; Інститут відновлюваної енергетики НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0003-1703-4306
  • Володимир Трохимович Надикто Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, Україна https://orcid.org/0000-0002-1770-8297
  • Олег Анатолійович Марус Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0003-1521-2885
  • Олег Ігорович Кепко Уманський національний університет садівництва, Україна https://orcid.org/0000-0003-1443-307X
  • Іван Сергійович Омаров Інститут відновлюваної енергетики НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0001-9449-853X
  • Анна Анатоліївна Голубенко Поліський національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-5018-5312
  • Владислав Олексійович Шубенко Поліський національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-2815-7865
  • Максим Леонідович Заєць Поліський національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-2290-1892

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.306364

Ключові слова:

фотоелектричний модуль, кут падіння сонячних променів, ефективність установки модулів, географічна широта

Анотація

Об’єктом дослідження є фотоелектричні модулі із різними сезонними кутами встановлення на різних географічних широтах. Визначена середньорічна ефективність фотоелектричних модулів із різними сезонними кутами, встановленими на різних географічних широтах, як величина річного середньозваженого значення косинуса кута падіння сонячних променів на площину фотоелектричного модуля. Проаналізовано вплив сезонних кутів встановлення фотоелектричних модулів на різних географічних широтах на їх середньорічну ефективність.

Орієнтовні значення сезонних кутів встановлення фотоелектричних модулів на різних географічних широт мають значення, які відрізняється від значення географічної широти на величину плюс 15° для зимового періоду та мінус 15° для літнього періоду.

Моделювання середньорічної ефективності фотоелектричних модулів в залежності від сезонних кутів їх встановлення на різних географічних широтах дозволило отримати уточнені значення сезонних кутів встановлення фотоелектричних модулів. Так, при значенні географічної широти 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50° і 60° кут встановлення фотоелектричних модулів для зимового періоду відповідно становитиме 14,8°, 24,6°, 34,5°, 44,4°, 54,1°, 63,6° та 73°, а для літнього ‒ мінус 14,5°, мінус 4,6°, 5°, 15,1°, 25,1°, 34,9° та 44,7°. Отримано залежності для визначення сезонних кутів встановлення фотоелектричних модулів в залежності від значення географічної широти.

Різниця середньорічної ефективності фотоелектричних модулів, які встановлені під сезонними кутами, та фотоелектричних модулів, які здійснюють відстеження за положенням Сонця у вертикальній площині, становить 0,4 %.

Результати можуть бути покладені в основу оцінки ефективності фотоелектричних модулів при визначенні сезонного кута їх встановлення на різних географічних широтах

Біографії авторів

Геннадій Анатолійович Голуб, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту ім. М. П. Момотенка

Наталія Михайлівна Цивенкова, Національний університет біоресурсів і природокористування України; Інститут відновлюваної енергетики НАН України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту ім. М. П. Момотенка

Відділення відновлюваних органічних енергоносіїв

Володимир Трохимович Надикто, Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного

Доктор технічних наук, професор

Кафедра експлуатації та технічного сервісу машин

Олег Анатолійович Марус, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту ім. М. П. Момотенка

Олег Ігорович Кепко, Уманський національний університет садівництва

Кафедра прикладної інженерії та охорони праці

Іван Сергійович Омаров, Інститут відновлюваної енергетики НАН України

Аспірант

Відділення відновлюваних органічних енергоносіїв

Анна Анатоліївна Голубенко, Поліський національний університет

Асистент

Кафедра електрифікації, автоматизації виробництва та інженерної екології

Владислав Олексійович Шубенко, Поліський національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра механіки та інженерії агроекосистем

Максим Леонідович Заєць, Поліський національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра агроінженерії та технічного сервісу

Посилання

  1. Wang, G., Zhang, Z., Lin, J. (2024). Multi-energy complementary power systems based on solar energy: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 199, 114464. https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114464
  2. Zhang, T., Zheng, W., Wang, L., Yan, Z., Hu, M. (2021). Experimental study and numerical validation on the effect of inclination angle to the thermal performance of solar heat pipe photovoltaic/thermal system. Energy, 223, 120020. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.120020
  3. Obiwulu, A. U., Erusiafe, N., Olopade, M. A., Nwokolo, S. C. (2022). Modeling and estimation of the optimal tilt angle, maximum incident solar radiation, and global radiation index of the photovoltaic system. Heliyon, 8 (6), e09598. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09598
  4. Tian, X., Wang, J., Ji, J., Xia, T. (2022). Comparative performance analysis of the flexible flat/curved PV modules with changing inclination angles. Energy Conversion and Management, 274, 116472. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.116472
  5. Ganesan, K., Winston, D. P., Nesamalar, J. J. D., Pravin, M. (2024). Output power enhancement of a bifacial solar photovoltaic with upside down installation during module defects. Applied Energy, 353, 122070. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122070
  6. Barbosa de Melo, K., Kitayama da Silva, M., Lucas de Souza Silva, J., Costa, T. S., Villalva, M. G. (2022). Study of energy improvement with the insertion of bifacial modules and solar trackers in photovoltaic installations in Brazil. Renewable Energy Focus, 41, 179–187. https://doi.org/10.1016/j.ref.2022.02.005
  7. Barbón, A., Ghodbane, M., Bayón, L., Said, Z. (2022). A general algorithm for the optimization of photovoltaic modules layout on irregular rooftop shapes. Journal of Cleaner Production, 365, 132774. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132774
  8. Ghosh, S., Roy, J. N., Chakraborty, C. (2024). Maximizing PV generation with lower tilt angles to meet high summer electricity demand on the Indian electricity grid. Energy for Sustainable Development, 80, 101446. https://doi.org/10.1016/j.esd.2024.101446
  9. Golub, G., Tsyvenkova, N., Yaremenko, O., Marus, O., Omarov, I., Нolubenko, A. (2023). Determining the efficiency of installing fixed solar photovoltaic modules and modules with different tracking options. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (8 (124)), 15–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286464
  10. Golub, G., Tsyvenkova, N., Nadykto, V., Marus, O., Yaremenko, O., Omarov, I. et al. (2024). Determining the influence of mounting angle on the average annual efficiency of fixed solar photovoltaic modules. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (8 (128)), 26–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.300485
  11. Adama, S., Cheikh, M. F. K., Ababacar, N. (2021). Determination of the optimum tilt angle for photovoltaic modules in Senegal. African Journal of Environmental Science and Technology, 15 (6), 214–222. https://doi.org/10.5897/ajest2021.2988
  12. Salih, A. R. (2023). Tilt Angle of Solar Panels for Best Winter, Summer and Year-Round Performances for Different Regions of the World. Journal of University of Babylon for Pure and Applied Sciences, 31 (2), 296–308. https://doi.org/10.29196/jubpas.v31i2.4691
  13. Hailu, G., Fung, A. S. (2019). Optimum Tilt Angle and Orientation of Photovoltaic Thermal System for Application in Greater Toronto Area, Canada. Sustainability, 11 (22), 6443. https://doi.org/10.3390/su11226443
  14. Mansour, R. B., Mateen Khan, M. A., Alsulaiman, F. A., Mansour, R. B. (2021). Optimizing the Solar PV Tilt Angle to Maximize the Power Output: A Case Study for Saudi Arabia. IEEE Access, 9, 15914–15928. https://doi.org/10.1109/access.2021.3052933
  15. Benghanem, M. (2011). Optimization of tilt angle for solar panel: Case study for Madinah, Saudi Arabia. Applied Energy, 88 (4), 1427–1433. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2010.10.001
  16. Ulgen, K. (2006). Optimum Tilt Angle for Solar Collectors. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 28 (13), 1171–1180. https://doi.org/10.1080/00908310600584524
  17. Beringer, S., Schilke, H., Lohse, I., Seckmeyer, G. (2011). Case study showing that the tilt angle of photovoltaic plants is nearly irrelevant. Solar Energy, 85 (3), 470–476. https://doi.org/10.1016/j.solener.2010.12.014
  18. Hilorme, T., Nakashydze, L., Tonkoshkur, A., Kolbunov, V., Gomilko, I., Mazurik, S., Ponomarov, O. (2023). Devising a calculation method for determining the impact of design features of solar panels on performance. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (8 (123)), 30–36. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.280740
  19. Wei, D., Basem, A., Alizadeh, A., Jasim, D. J., Aljaafari, H. A. S., Fazilati, M., Mehmandoust, B., Salahshour, S. (2024). Optimum tilt and azimuth angles of heat pipe solar collector, an experimental approach. Case Studies in Thermal Engineering, 55, 104083. https://doi.org/10.1016/j.csite.2024.104083
  20. Karinka, S., Upadhyaya, V. (2022). Concept of annual solar window and simple calculation for optimal monthly tilt angle to maximize solar power generation. Materials Today: Proceedings, 52, 2166–2171. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.12.594
  21. Prunier, Y., Chuet, D., Nicolay, S., Hamon, G., Darnon, M. (2023). Optimization of photovoltaic panel tilt angle for short periods of time or multiple reorientations. Energy Conversion and Management: X, 20, 100417. https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2023.100417
Визначення впливу сезонного кута встановлення на ефективність нерухомих сонячних фотоелектричних модулів

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-06-28

Як цитувати

Голуб, Г. А., Цивенкова, Н. М., Надикто, В. Т., Марус, О. А., Кепко, О. І., Омаров, І. С., Голубенко, А. А., Шубенко, В. О., & Заєць, М. Л. (2024). Визначення впливу сезонного кута встановлення на ефективність нерухомих сонячних фотоелектричних модулів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8 (129), 55–62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.306364

Номер

Том 3 № 8 (129) (2024): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Gennadii Golub, Nataliya Tsyvenkova, Volodymyr Nadykto, Oleh Marus, Oleg Kepko, Ivan Omarov, Anna Holubenko, Vladyslav Shubenko, Maksym Zayets

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.