ВОПРОСЫ ТЕОРИИ. И ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ. ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ. ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ ИНТЕНСИВНОСТИ СУММАРНОЙ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ НА ПРИМЕРЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

В справочниках по климату [5, 6] отдельные регионы представлены весьма ограничено. Так, для Краснодарско­го края они имеются только для городов Краснодар и Сочи,

Примечание: S - суммарная солнечная радиация, D - рассеянная солнечная радиация, Т - тем­пература воздуха, Р - атмосферное давление, V— скорость ветра, W - влажность воздуха, тп - средне­месячные значения, Л - среднечасовые значения, hh - получасовые значения

что недостаточно с учетом ограничений применимости справочных материалов.

Сотрудниками Государственной геофизической обсер­ватории имениА. И. Воейкова (ГГО) с участием автора была выполнена оценка гелиоэнергетических ресурсов Красно­дарского края [13] на основе данных многолетних измере­ний характеристик солнечной радиации 40-ка метеороло­гических станций. На рис. 3.5 приведена карта станций, в табл. 3.3 - их перечень и период наблюдений. В табл. 3.4 представлены значения продолжительности солнечного сияния, в табл. 3.5 - соотношение наблюдавшейся продол­жительности солнечного сияния и возможной.

В результате расчетов по формуле Ангстрема получены значения суммарной интенсивности солнечной радиации на горизонтальной поверхности (табл. 3.6 и рис. 3.6). По­грешность расчета месячных сумм радиации определя­лась при сравнении вычисленных и фактически получен­ных на актинометрических станциях значений радиации. Средняя величина погрешности составляла 1-6 % в летнее время и 3-13 % в зимнее.

При анализе полученных расчетным путем месячных значений суммарной радиации в данные были введены со­ответствующие поправки. Использованная методика рас­чета была применена в ГГО при оценке средних по площади пятиградусных квадратов территории России. Погреш­ность определения месячной суммарной радиации состав­ляла около 4 %.

Наибольшим солнечным потенциалом обладают при­брежные районы Азовского моря и северная часть Черно­морского побережья. Здесь годовой приход суммарной радиации достигает 1380-1400 кВт-ч/м2. В центральной и северной равнинной части Краснодарского края годо­вой приход радиации составляет, в среднем, 1270-1325 кВт-ч/м2. На юге, в районе Кавказского заповедника - наи­меньшая в крае суммарная радиация 1180-1200 кВт-ч/м2.

Черное

море

Рис. 3.5.

Схема метеорологических станций

05

00

Рис. 3.6.

Суммарная солнечная ра­диация за год на горизон­тальной поверхности

Для точного расчета количества солнечной радиации, поступающей на наклонные поверхности, необходимо иметь значения прямой, рассеянной и отраженной ра­диации. Во многих случаях встает необходимость оцен­ки суммарной радиации на наклонные поверхности в пунктах, где ее измерения не производились вообще или отсутствует непрерывная регистрация, а производят­ся лишь конкретные измерения. В связи с этим в ГГО на основании изучения соотношения суммарной радиации, поступающей на горизонтальную Qrop и наклонную 9накл поверхности был разработан способ пересчета суммарной радиации горизонтальной поверхности на наклонные, а также на вертикальные [14]. Материалом для этого послу­жили многолетние данные актиометрической сети СССР (200 станций) за 25-30 лет. Установление четкой зависи­мости QHaKJI/Qrop от широты местности позволяет исполь­зовать это соотношение как переводной коэффициент для пересчета суммарной радиации с горизонтальной поверх­ности на наклонную.

При помощи указанной методики с использованием мо­дели Дж. Хея были рассчитаны значения суммарной ин­тенсивности солнечной радиации на поверхности, располо­

женной под углом к горизонту, равным широте местности (табл. 3.7, рис. 3.7).

В результате анализа приведенных выше данных уста­новлено, что в течение года максимальные суммы солнеч­ной радиации отмечаются в июле (Q = 180+200 кВт ч/м2). При Q >180 кВт-ч/м2 обеспечивается средний суточный приход суммарной радиации > 6 кВт ч/м2.

В зависимости от облачности меняется доля прямой ра­диации в суммарном приходе. Наиболее значителен вклад прямой радиации в суммарную с мая по сентябрь - 50-60 %, на Черноморском побережье - 60-67 %. Зимой доля прямой радиации уменьшается до 30-45 %. В целом за год на территории Краснодарского края доля прямой радиа­ции в суммарном приходе составляет 52-53 %, на Черно­морском побережье - 58-59 %.

Как показывает распределение почасовых значений суммарной радиации, в течение дня в Краснодарском крае облачность существенно изменяет форму суточного хода - она асимметрична относительно полудня (табл. 3.8). Так, в июле в равнинной части края и в предгорьях сум­мы радиации в дополуденные часы больше, чем в после­полуденные. Ассиметрия в суточном ходе радиации свя­занна с развитием конвективной облачности к полудню и уменьшением прозрачности атмосферы в послеполуденные часы. На побережье Черного моря облачность уменьшается во второй половине дня и дополуденные суммы радиации меньше послеполуденных. Ассиметрия в отдельные часы до и после полудня может достигать 25 %.

В работе [13] на территории Краснодарского края выде­лено пять климатических зон (рис. 3.8, табл. 3.9).

В первую зону входят северная часть Черноморского побережья (район Анапа - Тамань) и побережье Азовско­го моря, во вторую - побережье Черного моря от Анапы до Адлера, в третью - равнинное побережье края (Кубано - Приазовская низменность), в четвертую - предгорные рай-

оны до горы Фишт, в пятую - горные районы в верховьях реки Мзымта до горы Фишт.

Значения параметров второй и третьей зон мало от­личаются друг от друга, а некоторые из них, относящие­ся к третьей зоне, даже превышают показатели второй зоны. Практически мало уступает им четвертая зона. В пятой зоне отмечается существенное снижение показате­лей солнечного излучения, увеличение облачности.

На основании анализа характеристик гелиоресурсов Краснодарского края сделаны следующие выводы [13]:

Рис. 3.8.

Районирование территории Краснодарского края по природным гелиоресурсам

5. Неподвижный гелиоприемник с углом наклона, равным широте местности, получает 1350-1500 кВт ч/м2 суммарной радиации.