Решение: Оптимальный наклон солнечных модулей
Статья к заданиюНовая солнечная электростанция
Прочитайте текст и выполните задания.
Новая солнечная электростанция
Новая солнечная электростанция (СЭС) введена в эксплуатацию в Самарской области. На новой СЭС на специальных опорах установлены 92 тыс. фотоэлектрических модулей, преобразующих энергию видимого спектра солнечного излучения в электрический ток. Для обеспечения максимальной годовой выработки электроэнергии модули имеют наклон к поверхности Земли равный 37°. Данный объект является частью большого солнечного энергопарка суммарной мощностью 75 МВт. После завершения строительства третьей очереди данный объект станет крупнейшей солнечной электростанцией в России (не считая СЭС, расположенных в Крыму).
Объясните, почему для обеспечения максимальной годовой выработки электроэнергии модули должны иметь наклон, равный $37^\circ$ к поверхности Земли.
Решение по шагам
4 шагаСамарская область расположена в умеренных широтах, примерно около $53^\circ$ с. ш. Высота Солнца над горизонтом и угол падения солнечных лучей здесь существенно меняются в течение года.
Летом, когда продолжительность светового дня велика, Солнце поднимается высоко над горизонтом, а солнечная радиация поступает на поверхность более отвесно. Это увеличивает выработку электроэнергии.
Зимой Солнце находится низко, но солнечная радиация слабее, день короче, а облачность и снежный покров могут дополнительно снижать выработку. Поэтому фиксированный наклон выбирают не равным широте, а несколько меньшим, чтобы эффективнее использовать солнечную радиацию в течение всего года.
Для условий Самарской области таким компромиссным углом является наклон около $37^\circ$ к поверхности Земли, что обеспечивает максимальную суммарную годовую выработку электроэнергии.
Самарская область находится примерно на $53^\circ$ с. ш.; высота Солнца и угол падения лучей меняются в течение года. Поскольку летом Солнце высоко и световой день длиннее, а зимой солнечная радиация слабее и день короче, угол наклона фиксированных модулей выбирают несколько меньше географической широты. Наклон $37^\circ$ является оптимальным компромиссом и обеспечивает максимальную суммарную годовую выработку электроэнергии.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Утверждать, что угол наклона должен быть равен географической широте без учёта сезонных изменений высоты Солнца.
Объяснять выбор угла только продолжительностью светового дня, не упоминая угол падения солнечных лучей.
Путать угол наклона модуля к поверхности Земли с высотой Солнца над горизонтом.