Energia solar - Using solar em seu repouso As quatro aplicações principais da energia solar nos repousos são daylighting, aquecimento solar passivo, abastecimento de água quente solar, e sistemas photovoltaic. O Daylighting e o aquecimento solar passivo são os usos os mais cost-effective da energia solar nos repousos. Ver a seção do Daylighting e a seção passiva do aquecimento solar. Embora seja o melhor incorporar estas caraterísticas em projetos home novos, devem igualmente ser consideradas ao remodelar ou ao adicionar a seu repouso.
A água quente solar e os sistemas photovoltaic podem ter preços iniciais elevados, mas muitos proprietários home escolhem instalá-los porque são de confiança, têm o baixo impato ambiental, e podem fornecer a independência dos serviços públicos e dos outros fornecedores da energia. Alguns serviços públicos igualmente estão oferecendo descontos ou subsídios dirigir os proprietários que instalam estes sistemas em seus telhados.  | | Figura 121 |
Pontas solares * Manter todo o de vidro south-facing limpam.
* Certificar-se de que os objetos não obstruem a luz solar que brilha em assoalhos da laje de cimento ou em paredes heat-absorbing.
* Considerar usar cortinas de isolamento para reduzir a perda de calor excessivo das grandes janelas na noite. Avaliando o clima para melhorar o projeto solar Sumário: Esta seção fornecê-lo-á uma vista geral de como e de porque os climas locais são considerados no projeto de sistemas de energia solar. A luz solar, os testes padrões de tempo, e os microclimas (o clima de uma área pequena) afetam o desempenho de sistemas de energia solar. A luz solar que mais direta um sistema recebe, mais a eletricidade ou aquecem-no produzem. Ao contrário, as nuvens, a névoa, a geada, a chuva, e a neve de queda reduzem a quantidade de energia que pode ser aproveitarada do sol. A água e a vegetação podem fazer um trabalho do sistema de energia solar melhor ou mais mau, dependendo de onde é encontrada. Os desenhadores solares avaliam o clima para figurar para fora como trabalhar com circunstâncias ambientais específicas para realçar o desempenho de sistemas de energia solar.
Projeto para o clima: Tomar em consideração as caraterísticas da luz solar em uma posição dada pode extremamente realçar o projeto solar. A quantidade de luz solar, ou a radiação solar, alcangando um local específico dependem da latitude, da hora, e da época do ano. Em linhas gerais, as posições mais próximo o equador recebem mais luz solar ao longo do ano do que lugares em umas latitudes mais elevadas. Nos Estados Unidos, por exemplo, os estados sulistas recebem uma radiação mais solar do que os estados do norte.
Duas cidades na mesma latitude podem variar na quantidade de luz solar que recebem durante o ano. Uma cidade que seja frequentemente nebulosa ou chuvoso receba menos luz solar do que uma onde o sol brilha quase diário. As nuvens dispersam e absorvem a radiação solar, criando a luz solar difusa. A poeira, o fumo, o pólen, e as gotas de água suspendidas na atmosfera igualmente dispersam e absorvem os raios do sol.
A luz solar difusa contem menos energia do que a luz solar direta, que viaja desimpedido através da atmosfera. Em dias nebulosos, a maioria ou toda a radiação solar são difuso.
Em um dia desobstruído, aproximadamente 85 por cento da luz solar que golpeia a terra são radiação alta-tensão, direta. As posições que apreciam claramente, dias ensolarados ao longo do ano têm os melhores recursos solares.
Nos Estados Unidos, o sudoeste é uma das melhores áreas do mundo para a luz solar. Esta região recebe quase duas vezes mais luz solar em um ano quanto outras áreas do país. Outras partes do mundo com lotes da luz solar incluem o deserto e regiões elevadas das planícies de Ásia, de África, e de América Latin.
Você pode começ uma idéia geral sobre a qualidade da luz solar em sua comunidade dos mapas da radiação solar. Ter, entretanto, que a quantidade de luz solar disponível para um sistema de energia solar igualmente depende de outros fatores, tais como o ângulo do coletor do sistema solar no que diz respeito à luz solar entrante.
Recordar, também, que a luz solar está afetada pelo tempo, microclimas tais como um River Valley nevoento, e edifícios altos, árvores ou arbustos, montes, e as cercas próximos que obstruem a luz solar entrante. Mesmo as estruturas de edifício tais como saliências podem proteger um coletor solar (ou a abertura). O bom projeto considera todos estes fatores.
Princípios da radiação solar: A avaliação do recurso solar para um projeto específico exige a compreensão dos princípios básicos de radiação solar. Cada posição na terra recebe a luz solar, ao menos parte do ano. Entretanto, a quantidade de luz solar que alcanga a terra varia de acordo com a posição geográfica, a hora, e a estação.
Três fatores são responsáveis para variações na quantidade e na qualidade da luz solar que golpeiam a terra: (1) a terra é circularmente, (2) a terra revolve em torno do sol em uma órbita elíptica, e (3) a terra gira em uma linha central inclinada.
Porque a terra é circularmente, o sol golpeia a superfície nos ângulos diferentes que variam de 0° (apenas acima do horizonte) a 90° (diretamente em cima). Quando os raios do sol são verticais, a superfície de terra começ toda a energia possível. Mais inclinados os raios do sol são, mais por muito tempo viajam através da atmosfera, tornando-se mais dispersados e difundem. Porque a terra é circularmente, as regiões polares frígidos nunca começ um sol elevado. Por causa da linha central de rotação inclinada, estas áreas não começ nenhum sol de todo durante a parte do ano.
Porque a terra revolve em torno do sol em uma órbita elíptica, é mais próxima o sol durante a parte do ano. Quando o sol é mais próximo a terra, a superfície de terra recebe uma energia um pouco de mais solar. A terra é mais próxima o sol quando é verão no hemisfério do sul e no inverno no hemisfério Norte. Entretanto, a presença de oceanos vastos modera os verões mais quentes e uns invernos mais frios um esperariam considerar no hemisfério do sul em conseqüência desta diferença.
A inclinação 23.5° na linha central de terra de rotação é um fator mais significativo em determinar a quantidade de luz solar que golpeia a terra em uma posição particular. Inclinar conduz a uns dias mais longos no hemisfério Norte do equinócio (vernal) da mola ao equinócio (outonal) da queda e a uns dias mais longos no hemisfério do sul durante outros 6 meses. Os dias e as noites são ambas as exatamente 12 horas longas nos equinócios, em que ocorrer todos os anos ou em torno do 23 de mar?o e do 22 de setembro.
Os países gostam dos Estados Unidos, que se encontram nas latitudes médias, recebem uma energia mais solar no verão não somente porque os dias são mais longos, mas também porque o sol é quase aéreo. Os raios do sol são inclinados distante mais durante os dias mais curtos dos meses de inverno. O resultado é uma diferença grande na quantidade de luz solar direta disponível para um sistema de energia solar. As cidades como Denver (perto da latitude de 40° N) recebem uma energia quase três vezes que mais solar em junho do que fazem em dezembro. Isso é porque o inverno está tanto mais frio do que o verão.
A rotação da terra é responsável para variações de hora em hora na luz solar. No amanhecer e no fim da tarde, o sol é baixo no céu. Seus raios viajam mais através da atmosfera do que no meio-dia quando o sol está em seu ponto mais elevado. Em um dia desobstruído, a grande quantidade de energia solar alcanga um coletor em torno do meio-dia solar.
Calcular a quantidade de luz solar disponível para um sistema de energia solar é complexo e challenging. Condições atmosféricas, a posição em mudança do sol, e terreno local interativo para moderar em um dado momento os recursos solares e o lugar. Os côordenadores solares confiam em dados históricos sobre o tempo, o clima, e a poluição do ar para projetar um sistema de energia solar para um local específico. Devem considerar a posição do sol ao longo do ano. Devem ciao à informação publicada uso sobre a radiação solar que se aplica aos coletores inclinados, south-facing. E devem compreender não somente como os testes padrões de tempo sazonais afetam a luz solar, mas também como afetam exigências de sistema da energia solar.
Se a luz solar é direta ou difusa pode significativamente afetar o desempenho de sistema da energia solar. Os sistemas elétricos solares exigem a luz solar direta. Os coletores para sistemas de aquecimento solares, including edifícios solares passivos, capturam dirigem e difundem a radiação solar. Em algumas áreas, os sistemas de energia solar capturarão as quantidades significativas de luz solar refletidas das superfícies brancas próximas tais como a neve, areia light-colored, ou planos de sal. Os desenhadores solares precisam de esclarecer tais efeitos de superfície da reflexão onde existem.
Os cientistas medem a quantidade de luz solar que cai em posições específicas em horas diferentes do ano, e estimam então a quantidade de luz solar que cai em regiões na mesma latitude com climas similares. As medidas da energia solar são expressadas tipicamente como a radiação total em uma superfície horizontal. Os dados da radiação para os sistemas (PV) photovoltaic, que produzem a eletricidade, são representados frequentemente como kilowatt-hours por o medidor quadrado (kWh/m2). As estimativas diretas da energia solar podem igualmente ser expressadas como watts por o medidor quadrado (W/m2). Os dados da radiação para os sistemas de energia solar ativos e passivos, que produzem o calor, são representados geralmente em unidades térmicas britânicas por o pé quadrado (Btu/ft2). A seguinte equação permite que você converta de um sistema de medida ao outro: 317 Btu/ft2 = 1 kWh/m2.
Você pode obter a informação básica sobre o recurso solar da nação do laboratório nacional da energia renovável em dourado, em Colorado, ou no centro de dados climático nacional em Asheville, North Carolina. O laboratório nacional da energia renovável igualmente fornece mapas do recurso da radiação solar dos Estados Unidos. Os mapas estão disponíveis para superfícies horizontais e inclinadas para cada mês do ano. (Ver “recursos” no Web site da CORÇA para mais informação em como obter mapas.)
Exigências e clima de sistema: Avaliar o clima pode ajudá-lo melhor a definir exigências de sistema para o aquecimento solar e sistemas elétricos solares. Os testes padrões de tempo sazonais afetam o aquecimento e exigências refrigerando assim como o recurso solar. No inverno, a perda de calor é afetada pelo ao ar livre, ou ambiental, temperatura. Mais fria está fora, mais rapidamente um coletor solar perderá o calor, tornando-se menos eficiente. As baixas temperaturas igualmente aumentam a perda de calor dos edifícios. Mais baixas as temperaturas ao ar livre da média diária, maiores as exigências de aquecimento serão.
As exigências de aquecimento do inverno aumentam geralmente quando há menos energia solar disponível. Por este motivo, os côordenadores projetam frequentemente sistemas de aquecimento solares capturar a quantidade máxima de energia do sol do inverno. Então podem aplicar os princípios de projeto climático para manter o sistema de produzir demasiado calor no verão. Por exemplo, uma saliência do telhado pode ser projetada proteger janelas south-facing no verão.
Os povos usam mais eletricidade no inverno em que os dias são mais curtos. Os sistemas elétricos solares produzem mais eletricidade no verão em que os dias são mais por muito tempo e há mais luz solar direta. A informações detalhadas sobre seu clima pode ajudá-lo a figurar para fora se um sistema elétrico solar faz o sentido para você. Se você vive nos Estados Unidos do sudoeste, por exemplo, a resposta pode bem ser “sim.” Esta região aprecia uma quantidade significativa de luz solar direta ao longo de um ano, e suas exigências de aquecimento do wintertime são moderadas.
Sua resposta pode igualmente ser “sim” se você quer a eletricidade para uma cabine do verão em Montana que está milhas da linha eléctrica a mais próxima. Com cuidado posicionando sua disposição das pilhas (picovolt) solares, você deve poder capturar bastante luz solar direta para funcionar suas luzes e um refrigerador pequeno.
Um exame detalhado do recurso, do aquecimento, e de exigências solares do elétrico-sistema é além do espaço deste livro. Estas exigências variam durante todo os Estados Unidos e são específicas a um projeto particular. O software excelente para determinar exigências da capacidade de sistema da energia solar está disponível no Internet.
Microclimas: O microclima de um local de edifício pode fazer ou quebrar um projeto solar. As sombras moldadas por edifícios, por árvores, ou por montes próximos são considerações importantes em orientar um coletor solar ou em projetar um edifício solar passivo. Assim, também, são as circunstâncias locais que predispor um local se enevoar ou uma quantidade incomun de neve.
Por exemplo, as áreas ao nível do mar perto dos rios e dos lagos podem ter uma névoa do amanhecer que consuma antes do meio-dia. Em tal posição, um desenhador solar pôde querer orientar um coletor para aproveitar-se do céu desobstruído da tarde. Similarmente, os testes padrões de tempo locais podem conduzir às quedas de neve freqüentes e maiores em determinadas áreas, em exigências de aquecimento crescentes e em reduzir a quantidade de energia solar disponível nos meses de inverno. O desenhador solar que fatora em tais considerações colherá dividendos nos termos do desempenho de sistema melhorado.
Os ventos podem afetar como um sistema solar executa. É importante analisar em se os montes, as árvores, e os edifícios próximos convergem ventos ou longe de um local particular. No inverno, os ventos frios podem acelerar a perda de calor de um edifício, aumentando exigências de aquecimento solar. No verão, as brisas frescas podem ajudar a dispersar o calor de um edifício bem-desenvolvida, fazendo o mais confortável e reduzindo exigências refrigerando.
Using o clima as avaliações no projeto envolvem mais do que criando um edifício ou um sistema solar dentro do contexto de um ambiente específico. Os côordenadores solares podem usar o projeto da paisagem e as estruturas de edifício ele mesmo para realçar o desempenho de sistema solar ou para manter o aquecedor dos edifícios no inverno e o refrigerador no verão. Por exemplo, as saliências e os eaves podem proteger janelas quando o aquecimento solar não é desejado. Os desenhadores da paisagem podem estratègica coloc árvores de folhas mortas e arbustos fora para ajudar a manter o refrigerador dos edifícios e mais confortável durante os meses mais mornos. Os pátios enchidos com as árvores, as videiras flowering, os arbustos e uma grande fonte podem criar uns oásis frescos mesmo no clima o mais quente do deserto. | Figura 122 | 
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Auxílio do projeto: Os climas podem jogar um papel importante em quatro estágios no processo de projeto do sistema da energia solar: 1) a avaliação do recurso solar, 2) a definição de exigências de sistema, including o impato dos fatores clima-relacionados no projeto de sistema, 3) a análise de microclimas local-específicos existentes, e 4) o projeto dos sistemas, dos edifícios, e das paisagens maximizar o desempenho.
Até recentemente, os desenhadores solares tiveram que executar uma série de cálculos complexos para determinar o tamanho do recurso solar, para figurar exigências para fora de aquecimento e refrigerando em partes diferentes do país em horas diferentes do ano, e para decidir o tamanho e a orientação óptimos de um aquecimento solar ou de um sistema elétrico. Uma vez que esta informação foi obtida, os desenhadores a seguir integraram-na em plantas para um sistema ou um edifício novo e na paisagem que cerca o.
Hoje, o processo de projeto é facilitado por causa do número de recursos disponíveis no Internet ou no CD-ROM. Os recursos de Internet oferecem algo para todos, do construtor home amador ao desenhador solar experiente. Diversos programas podem fornecê-lo uma análise detalhada de seu recurso solar local junto com a informação em testes padrões de tempo a longo prazo. Tudo que você precisa de fazer é preencher sua posição exata (latitude e longitude).
Outros recursos para o clima e o projeto no Internet incluem:
* Aprendendo ferramentas para que os recém-chegados esverdeiem o projeto
* Listas de verificação verdes do projeto
* Estratégias para encontrar as melhores posições para sistemas de energia solar novos
* Estratégias para reduzir a época e o custo de estudos do pre-feasibility
* Um método easy-to-use para estimar o desempenho de sistemas do picovolt conetou à grade de poder dos E.U.
* Um programa que calcule a posição do sol no céu: algum lugar, algum dia, e em qualquer altura que.
* Os esforços em curso nos países em torno do mundo para desenvolver e refinar recursos novos do auxílio do projeto continuarão a suportar o uso da avaliação do clima no projeto e outras melhorias ao projeto de sistema da energia solar. |
