WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаЕкологія, Природокористування → Нові технології збереження енергії для України - Реферат

Нові технології збереження енергії для України - Реферат

Україні. Відчуваєте можливості? Проблема лише в тому як цю енергію брати, зберігати, передавати. До того ж взимку нам цієї енергії мало, а влітку з надлишком.
Є способи дуже складні, але є й елементарно прості, однак не менш ефективні. Одному з таких простих способів, які застосовували в Україні здавна і присвячена ця стаття. Як не дивно, але серед багатьох методів енергозбереження детально розглянутих в розробці [12] такі способи й рекомендації відсутні.
Ми не будемо далі втомлювати Вас вступною частиною про важливість для кожного з нас сонячної енергетики, тому перейдемо до суті нашого об'ємного матеріалу, підготовка якого велася авторами в ході активного спілкування через Інтернет понад півроку. Зважаючи на те, що матеріал містить розрахунки та практичні поради, то він розбитий відповідно на 2 частини: "Теоретичні дані та розрахунки" та "Практичні наслідки для застосування". В теоретичній частині все наведено доволі стисло, але достатньо, аби трохи просунуті в технічному плані читачі могли проводити власні розрахунки. Хоч ми й намагалися максимально спростити цю частину, але вона може бути дещо складною для розуміння непідготовленими читачами. Тому закликаємо їх прочитати її хоча б "по діагоналі", аби усвідомити поняття "зима", "літо" та "сонячний куб", які використовуються в даній статті. Особливо просимо звернути увагу на Рис. 4, який показує кількісні перспективи "сонячної енергетики" для поясу широт, в якому знаходиться Україна, після чого переходити до Частини 2 "...застосування".
________________________________________
Частина 1. Теоретичні дані та розрахунки
1.1 Модель, яка використовується в роботі
Нехай об'єкт, для якого будуть вестися розрахунки, нерухомо знаходиться в т.А земної поверхні на географічній широті ?. До т.А прив'язуємо нерухому систему координат, вісь АХ якої направляємо на географічний захід, AY - на географічний південь, AZ - вгору перпендикулярно до площини горизонту (див. Рис.1). Таким чином, об'єкт А знаходиться в точці з координатами (0,0,0). Нехай рух Сонця довкола об'єкта А відбувається по небесній сфері з радіусом 1, сфера описується за допомогою простого рівняння x2+y2+z2=1. Роз'яснення інших означень наведені на Рис.1.
В точці А земної поверхні розташований об'єкт, для якого ведеться аналіз;
площина SWDNFO - площина горизонту;
точки S, W, N, O - відповідно точки географічного півдня, заходу, півночі та сходу;
Р - полярна зірка;
вісь Р'AP - вісь добового обертання небесної сфери, вісь нахилена під кутом ? (географічна широта місцевості) до площини горизонту;
площина WKOE - площина небесного екватора, яка проходить через об'єкт спостереження А та перпендикулярна осі Р?AP. Як наслідок, небесна сфера нахилена до площини горизонту під кутом (90o-?);
В рамках моделі, яка розглядається, шлях Сонця по небесній сфері протягом будь-якого дня року відбувається в площині, яка паралельна площині небесного екватора. Кут сходження ? - кут між площиною небесного екватору та напрямком на сонце в найвищій точці підйому по небесній сфері протягом певного дня. ?=0 для днів сонячного рівнодення, ?>0 для літньої пори року - проміжок часу між днями весняного та осіннього рівнодення, в іншому випадку ?0 для літньої пори року. Сонце в наведеному прикладі здійснює денну подорож по дузі FCD на поверхні небесної сфери, залишок дуги на небесній сфері відповідає нічній подорожі сонця.
Розташування осей координат для математичного опису руху сонця по небесній сфері: центр координат розташований в т.А, вісь АХ спрямована на географічний захід, вісь АY - на географічний південь, вісь AZ спрямована перпендикулярно вгору до площини горизонту.
Для математичного опису руху Сонця по небесній сфері використовуємо наступні спрощення:
1. Ми будемо використовувати поняття "літо" як проміжок часу між весняним (20-21 березня в залежності від року) та осіннім рівноденням, інший період відповідає поняттю "зима". Внаслідок нерівномірності обертання Землі по еліптичній орбіті довкола Сонця фактичне осіннє рівнодення (22-23 вересня, див. http://uk.wikipedia.org/wiki/Рівнодення) на кілька днів відрізняється від осіннього рівнодення, яке дає запропонована нижче модель (Т=182-183 або 18-19 вересня).
2. Сонце по небесній сфері протягом будь-якого дня рухається рівномірно в площині, паралельній небесному екватору. Сама площина кожного дня змінює своє положення відповідно до кута сходження ? між площиною небесного екватору та напрямком на сонце в найвищій точці підйому по небесній сфері протягом конкретного дня. Вважаємо, що протягом одного дня ? не змінюється і є постійним. Значення ? протягом року змінюється по синусоїді [13]:
? = ?*sin(2?T/365.25)(1),
де ?=23o27' - кут між віссю власного обертання Землі та нормаллю до площини обертання Землі довкола Сонця; T - кількість днів (ціле число), які минули від весняного рівнодення (20 березня), 365.25 - тривалість року. ? може бути більше 0 (літо) або менше 0 (зима).
Значення ? змінюється лише на початку нової доби з порядковим номером Т, протягом неї ? є незмінним.
3. Сонце зі сходженням ? рівномірно рухається по колу з центром в т.М (див. Рис.1). Взимку це коло завжди розташоване нижче небесного екватора, а влітку - вище. Для подальших розрахунків розбиваємо коло на 1440 рівних сегментів відповідно до кількості хвилин в добі. Тоді координата х Сонця протягом доби змінюється відповідно до наступного закону:
x = -cos?*sin(2?t/1440) (2)
деt-кількістьхвилин,якіминуливідпівночі,0<=t<=1440.
4. Координати y та z в рамках описуваної моделі змінюються по наступним залежностям:
y = -cos?*sin?-sin?*sqrt(cos2?-x2) для t, яке належить [0…360]&[1080…1440],
y = -cos?*sin?+sin?*sqrt(cos2?-x2) для t, як належить [360…1080], (3)
z = y/tg?+sin?/sin? (4)
1.2 Наслідки, які випливають з аналізу моделі
1.2.1Тривалість дня протягом року:
Тдня = 24*(1-(arccos(tg?*tg?))/?) (5).
Розрахунки по наведеній залежності вказують на те, що одержувані значення тривалості дня є трохи меншими (10-15 хвилин) реальних значень за рахунок ненульового кутового розміру Сонця та явища рефракції.
1.2.2 Кут відхилення на північ точки сходу/заходу сонця відносно лініїсхід-захід:
Серед широкого кола людей побутує думка, що Сонце завжди сходить на географічному сході, а заходить на географічному заході. Насправді, це груба помилка. Влітку, коли Сонце завжди знаходиться вище небесного екватору, воно сходить та заходить північніше географічного сходу або заходу, що можна легко побачити з аналізу Рис.1, де Сонце зійде в т.F, a зайде в т.D. Взимку ситуація є симетрично протилежною, Сонце завжди сходить та заходить південніше лінії схід-захід OW (див. Рис.1). Точно на географічному сході/заході сонце з'являється лише в дні весняного та осіннього рівнодення. Азимут відхилення точки сходу/заходу Сонця від лінії "географічний схід-захід" OW (див. Рис.1) визначається сходженням Сонця ? та широтою місцевості ?:
? = arcsin(sin?/cos?) (6).
В день зимового сонцестояння (Т= 273)значення?=-?=-23o27' відповідно до (1), тому мінімальне значення кута ? дорівнює -33.6 та -40.3o для широт відповідно 44 (найпівденніша точка України) та 52o (найпівнічніша точка України). Очевидно, що в день зимового сонцестояння проходження сонця по небесній сфері визначається сектором O-AW-, наведеним на Рис.2, що має
Loading...

 
 

Цікаве