Dr. Fatih AY. Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

Transkript

1 Dr. Fatih AY Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

2 Güneş Enerjisiyle Soğutma (Nebi Yelegen, Canan Ceylan) Güneş Enerjisi ile Su Damıtma Sistemleri (Fitim Zeqiri, Abdullah Mat) Güneş Enerjisi ile Kurutma Sistemleri (Sancar Güngör, Buğrahan AY) Seraların Isıtılmasında Güneş Enerjisi (Mehmet Dönmez,Fatih Polat) Güneş Fırınları ve Pişiriciler (Emrah Özipek, Tolga Şafak) Güneş Enerjisi ile Buhar ve Elektrik Üretimi (Aytaç Şanlısoy, Tuğrul Yavuz Ertuğrul) Güneş Enerjisi ile Hacim Isıtma (Ömer Genç, Mehmet Ali Kallioğlu) Güneş Havuzları (Cahide Kübra Çanlı, Sefa Koç Isı Borusu (Armend, ILIR) 2

3 Yeryüzüne Gelen Güneş Işınımı Güneş Işınımı Ölçümleri Yeryüzüne Gelen Güneş Işınımının Hesabı 3

4 Güneş ışınımı atmosferi geçerken atmosferde bulunan parçacıklar tarafından ışınımın bir kısmı yutulur ve atmosfer dışına gelen ışınımın yaklaşık %10 ile %80 arasındaki bir oranı yeryüzüne ulaşır. 4

5 Yeryüzüne Gelen Güneş Işınımı Direkt güneş ışınımı (Beam radiation): Atmosferde dağılmadan, güneşten doğrudan yeryüzüne düşen ışınım. Yeryüzündeki herhangi bir nokta ile güneş arasındaki mesafe çok fazla olduğundan direkt güneş ışınları yüzeye paralel olarak düşünülebilir. (b alt indisi kullanılacaktır) Yayılı ışınım (Diffuse radiation): Atmosferde dağılmak suretiyle yönü değişerek atmosferden herhangi bir yüzeye düşen ışınım. Literatürde «sky radiation» veya «solar sky radiation» olarak da geçmektedir. (d alt indisi kullanılacaktır) Toplam güneş ışınımı (Total solar radiation): Yeryüzüne düşen direkt ve yayılı ışınımın toplamıdır. Güneş ışınım ölçümleri yatay düzleme düşen toplam ışınımdır ki bu global ışınım olarak da adlandırılır. 5

6 6

7 PİRANOMETRE: PİRHELİOMETRE: - Yatay yüzeye gelen toplam güneş ışınımını (direkt+yayılı) ölçmek mümkün olmakla birlikte üzerine metal bant takılarak gölgelendirme yapmak suretiyle yayılı güneş ışınımı ölçmek mümkündür µm ile 3 µm dalga boyu aralıklarında yarı küresel ışınım akısının ölçülmesinde kullanılır. - Piranometrenin çalışması için güce ihtiyacı yok - Normal doğrultuda direkt güneş ışınımını ölçmek mümkündür. - Pirheliometre, direkt güneş ışınımını ölçebilmek için güneş takip sistemi ile beraber kullanılır. 7

8 Piranometre 8

9 Piranometre (1) Sensör (2) Cam kubbe (3) Cam kubbe (5) Kablo, standart 5m (9) Kurutucu 9

10 Pirheliometre 10

11 Pirheliometre (1) Koruma kapağı (2) Isıtıcılı pencere (3) Nişangah (5) Sensör (7) Nem göstergesi (10) Isıtıcı kablosu 11

12 Veri ölçümünün yapılamadığı bölgelerde ampirik ifadeler kullanılarak güneş ışınımının hesabının yapılması mümkündür. Ölçülen güneş ışınımı verilerinden faydalanılarak istatistiksel analiz sonucu elde edilen ampirik ifadeler vasıtasıyla ışınım miktarı hesaplanabilir. Yeryüzüne ulaşan güneş ışınımı miktarı bulutlanma gibi meteorolojik faktörlerden dünya ile güneş arasındaki uzaklık gibi astronomik faktörlere, coğrafik faktörlere, yüzeyin geometrik etkenlerine vb. bağlı olarak değişebilir. 12

13 Yatay Düzleme Düşen Güneş Işınımı - Günlük Işınım Hesabı - Anlık Işınım Hesabı Eğik Düzleme Düşen Güneş Işınımı - Günlük Işınım Hesabı - Anlık Işınım Hesabı 13

14 Yatay Düzleme Düşen Güneş Işınımı Günlük Işınım Hesabı Belirli bir bölgede yatay düzleme gelen aylık ortalama günlük güneş ışınımının havanın açık olduğu bir günde yatay düzleme gelen güneş ışınımına oranı ile izafi güneşlenme süresine bağlı olan orijinal Angstrom regresyonu; H H c = a + b n N 14

15 H : Yatay düzleme gelen aylık ortalama günlük güneş ışınımı miktarı H c : Uygulama bölgesinin konumuna ve aya bağlı olarak havanın açık olduğu bir günde ortalama güneş ışınımı miktarı a', b' : Ampirik sabitler n : Aylık ortalama günlük güneşlenme süresi N : Aylık ortalama gün uzunluğu n H H c = a + b n N N : İzafi güneşlenme süresi 15

16 Havanın açık olduğu bir günde güneş ışınımının ( H c ) tespiti kısmen de olsa zordur. Bunun yerine atmosfer dışında yatay yüzeye gelen güneş ışınımını kullanmak suretiyle eşitlik değiştirilerek, literatürde en çok kullanılan şu ifade elde edilir; H H o = a + b n N (Page) 16

17 H H o = a + b n N H 0 : Aynı bölgede aylık ortalama atmosfer dışında yatay düzleme gelen güneş ışınımı miktarı a,b : Bölgeye bağlı sabitler K T = H H 0 : Berraklık indeksi n : İzafi güneşlenme süresi N Aylık ortalama güneşlenme ve izafi güneşlenme süreleri tespit edilmiş sabitlerdir. 17

18 İfadelerde geçen yatay yüzeye düşen güneş ışınımı (H) piranometreler vasıtası ile atmosfere düşen günlük güneş ışınımı (H 0 ) ise daha önce belirtilen metot ile hesaplanabilir. Katsayılar a = Z cos(ϕ δ) b = cos(ϕ δ) 18

19 Farklı bilim adamları tarafından yapılan çalışmalar sonucunda berraklık indeksine bağlı olarak elde edilen bağıntılar; Klein: H d H = K T K T K T 3 Page: H d H = K T Iqbal: H d H = K T 19

20 Tuller: H d H = K T Vignola ve McDanials: H d H = K T Tırıs: H d H = K T K T 2 H d : Yatay düzleme düşen yayılı (difuze) ışınım 20

21 1,4 1,2 1 H d H 0,8 0,6 0,4 0,2 Page Iqbal Tuller Vignola Tırıs 0-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 K T -0,4 21

22 Anlık Işınım Hesabı Yatay yüzeye düşen günlük güneş ışınımından faydalanarak anlık ışınımın hesabını yapmak mümkündür. Yatay yüzeye düşen anlık toplam güneş ışınımının (I) yine yatay yüzeye düşen günlük toplam güneş ışınımına ( H ) oranı r t olarak tanımlanmaktadır. r t = I H = π 24 (a+bcosω) cosω cosω s sinω s (2π/360)cosω s 22

23 İfadede a ve b katsayıları, a = sin(ω s - 60) b = ,4767sin(ω s - 60) Collares Pereira, Rabl 23

24 Yatay düzleme düşen toplam güneş ışınımının yayılı ve direkt kısımlarının tespiti de mümkündür. Anlık berraklık indeksi yatay yüzeye düşen anlık toplam ışınımın (I) atmosfer dışında birim yatay düzleme düşen anlık toplam ışınıma (I 0 ) oranı olarak k T = I I 0 24

25 Buna göre, I d I = k T (0.625 < k T < 0.6) Tırıs 25

26 2. metot Buna göre yatay düzleme gelen anlık yayılı ışınımın (I d ) günlük yayılı ışınıma (H d ) oranı ile atmosfer dışına düşen anlık ışınımın (I 0 ) atmosfer dışına düşen günlük ışınıma (H 0 ) oranının eşit olduğu tespitinden elde edilen r d = I d H d = I 0 H 0 denklemi ile yapılan hesaplamalardır. 26

27 r d = π 24 cosω cosω s sinω s (2πω s /360)cosω s 27

28 Ders Notları 28

29 Bu ders ve içeriği oluşturulurken «Güneş Enerjisi» kitabı (Prof.Dr.Abdulvahap YİĞİT ve Yrd. Doç. Dr. İbrahim Atmaca) ders kitabı olarak kullanılmıştır. 29