CC BY
21УДК 662.76.05
Саламов О.М.,
Ведущий научный сотрудник, Доктор философии по физики, доцент Институт Радиационных Исследований НАН Азербайджана,
Мамедова Л.Г., Доцент кафедры «Экологии», Доктор философии по биологическим наукам Азербайджанский Университет Архитектуры и Строительства,
Салманова Ф.А., Старший научный сотрудник, доцент Доктор философии по техническим наукам Институт Радиационных Исследований НАН Азербайджана
Юсупов И.М.
Старший инженер
Институт Радиационных Исследований НАН Азербайджана DOI: 10.24412/2520-6990-2021-16103-26-35 ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В НЕКОТОРЫХ РЕГИОНАХ АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ВХОДЯЩИЕ В ЗОНЕ С
Salamov O.,
Leading Researcher, Doctor of Philosophy in Physics, Associate Professor Institute of Radiation Research of NAS of Azerbaijan,
Mamedova L.,
Associate Professor, Department of Ecology, Doctor of Philosophy in Biological Sciences Azerbaijan University of Architecture and Construction,
Salmanova F.,
Senior Researcher, Associate Professor, Doctor of Philosophy in Engineering Institute of Radiation Research of NAS of Azerbaijan,
Yusupov I., Senior engineer
Institute of Radiation Research of NAS of Azerbaijan
POSSIBILITIES OF USING SOLAR ENERGY IN SOME REGIONS OF THE REPUBLIC OF
AZERBAIJAN INCOMING AREA C
Аннотация.
В работе рассматриваются возможности использования энергии солнца в некоторых выборочных региона Азербайджанской Республики, входящие в зону С, в частности, г. Баку и Сумгаите, в Ленкорани и Евлаха. Даются месячные и годовые значения суммарной солнечной радиации (ССР), а также числа часов солнечного сияния (ЧЧСС). Для указанных выборочных регионов, входящие в зону С, в том числе для г. Баку были определены месячные и годовые значения эффективного излучения от земной поверхности, альбедо подстилающей поверхности, а также отраженная и поглощенная коротковолновой радиации.
Abstract
The paper discusses the possibilities of using solar energy in some selected regions of the Republic of Azerbaijan, included in zone C, in particular, Baku and Sumgait, in Lankaran and Yevlakh. Monthly and annual values of total solar radiation (TSR), as well as the number of hours of sunshine (NHS) are given. Monthly and annual values of the effective radiation from the earth's surface, the albedo of the underlying surface, as well as reflected and absorbed short-wave radiation were determined for the indicated selected regions included in zone C, including for the city of Baku.
Ключевые слова: прямая, диффузная и суммарная солнечные радиации, эффективное излучение земной поверхности, альбедо, радиационный баланс, поглощенная радиация, часы солнечного сияния, несолнечные дни, угол наклона плоскости, угол склонение солнца.
Keywords: direct, diffuse and total solar radiation, effective radiation of the earth's surface, albedo, radiation balance, absorbed radiation, hours of sunshine, non-solar days, plane tilt angle, sun declination angle.
энергии, солнечная энергия по территории Азербайджана распределена почти равномерно и поэтому она может быть с успехом использована на всей территории республики.
Государственным Комитетом по Земле и Картографии Азербайджанской Республики была проведена обработка многолетних измерений часовых и суточных ходов изменения ССР по всей территории республики и составлен экологический атлас Азербайджанской Республики [1]. Согласно этому атласу на территории Азербайджана были установлены 10 режимов распределения годовых значений ССР на 1 м2 горизонтальной площади. В табл. 1 приведены данные по распределению ССР по этим 10-ти зонам.
Таблица 1
Распределение годовых значений ССР на 1 м2 горизонтальной поверхности Земли по различным
зонам Азербайджана
Введение
Целью настоящей работы является изучения теплового баланса Земли и околоземной атмосферы, в том числе распределение отдельных параметров солнечной радиации для Апшеронского полуострова и некоторых других регионов Азербайджана, с аналогичными данными по распределению различных характеристик солнечной радиации.
С учетом многочисленных измерений установлено, что на территории Азербайджана годовые значения суммарной солнечной радиации (ССР) на 1 м2 горизонтальной площади Земли, в зависимости от региона меняются в пределах от 1350-2000 кВтч/м2. Это означает, что, в отличие от ветровой
Зоны 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
IГ, кВт-ч/м2 <1438 14381485 14851531 15311578 15781624 16241670 16701717 17171763 17631810 >1810
В этой экологической карте приведены также результаты районирования территории Азербайджана по среднемесячным и годовым числам часов солнечного сияния (ЧЧСС). По этому показателю территория Азербайджана отнесена к шести зонам, которые условно были обозначены римскими цифрами: I, II, III, IV, V и VI. При этом годовые значения ЧЧСС для этих зон, составляют, соответственно < 2000; 2000-2200; 2200-2400; 2400-2600; 2600-2800 и >2800 ч/год.
В рассматриваемом экологическом атласе при проведении процесса градуировки зоны по годовым значениям ССР, поступающей на единицы площади, между соседними зонами приняты маленькие интервалы (всего лишь 46,4 кВтч/м2), что и привело к получению 10-ти зон. По-видимому, это связано с тем, что авторы при составлении данного экологического атласа за базу приняли ранее известные литературные данные по тепловому балансу Азербайджана [2-4], в которых также территория Азербайджана по годовому количеству ССР разделена на 10-ти зон.
Учитывая сложности сопоставления различных параметров солнечного кадастра, при использовании в одном случае 10-ти, а в другом 6-ти зон, нами предложено разделить территорию Азербайджана всего лишь на четыре зоны: А, Б, С и Д. При этом зоны А, Б и С относятся к большей части республики, а зона Д - к Нахичеванской Автономной Республике (НАР) [5].
При этом, в нашем случае численные значения ССР на 1 м2 горизонтальной площади несколько отличаются от данных по [1-4] и составляют ниже 1600 кВтч/м2 в год. Регионы, которые согласно [14] входят в зону 2 по новому распределению были отнесены к зону Б, а районы, входящие к зонам 3, 4 и 5 отнесены к зону С. Для зоны Б и С годовые количества ССР на 1 м2 горизонтальной плоскости составляют, соответственно от 1600 до 1650 кВтч/м2 и от 1650 до 1780 кВтч/м2 в год. В зону Д входят
все регионы с распределением ССР свыше 1780 кВтч/м2 в год, куда входят все районы отнесенные к зонам 6, 7, 8, 9 и 10, согласно [1-4]. Разделение территории Азербайджана на четыре зоны оправдывается тем, что суммарная территория регионов входящие в зоны 6-10, согласно [1], составляет всего лишь 16% от общей территории республики, причем зоны 9 и 10 вместе занимают 2%, зона 8 -4%, зона 7 - 7%, а зона 6 - 3% территории республики. Как следует из этого основные ресурсы солнечной энергии сосредоточены в зонах А, Б и С, особенно в зонах Б и С, расположенных в предгорных и равнинных местностях, а также в северном и восточном побережье Каспийского моря.
Аналогичным образом по годовому ЧЧСС также территория Азербайджана разделена на четыре зоны А, Б, С и Д. При этом зона I по [1] отнесена к зоне А, зона II - к зоне Б, зоны III и IV - к зоне С, а зоны V и VI - к зоне Д. Далее по годовому ЧЧСС эти зоны друг от друга были разделены по следующей шкале: зона А - ниже 2000 ч/год, зона Б - от 2000 до 2400 ч/год, зона С - от 2400 до 2800 ч/год, зона Д - свыше 2800 ч/год [5].
Методики исследования
Анализ данных, приведенных у всех предыдущих литературах [1-4] показывают, что все они являются весьма заниженными и не сходятся с реальными данными. По-видимому, получение заниженных данных связано с тем, что они получены из обобщения результатов измерений, проводимых в 1916-1958 г.г., когда атмосфера, как г. Баку, так и других крупных городов, в частности, г. Сумгаита, Мингечаура, Гянджи, Шеки и.т.д. были сильно загрязнены различными отходами заводов и фабрик, что повлияло на прозрачности атмосферы, и через неё на другие параметры солнечного кадастра, особенно на годовые значения часов солнечного сияния, на реальные значения прямой, диффузной и суммарной солнечной радиаций, а также на альбедо подстилающей поверхности.
Ещё одной весьма серьезной причиной получения заниженных данных является то, что в те годы на метеостанциях Азербайджана систематическое наблюдение проведены только над прямой радиацией. Над рассеянной радиацией и альбедо наблюдение велись всего лишь полутора года, что и привело допущению значительных ошибок в процессе математической обработки полученных данных. В работе [6] для условий г. Баку это объясняется отчасти большим коэффициентом мутности атмосферы, нехарактерным для всего Апшеронского полуострова.
В данном случае нами рассматриваются только те параметры солнечного кадастра, которые непосредственно влияют на энергетические характеристики солнечных установок. К числу таких параметров относятся, прежде всего, месячные и годовые значения ССР, а также прямая и рассеянная радиации, поглощенные и отраженные коротковолновые радиации, альбедо подстилающей поверхности, месячные и годовые значения ЧЧСС, эффективное длинноволновое излучение, радиационный баланс подстилающей поверхности и т.д. Ниже будут подробно рассмотрены годовые ходы изменения всех этих параметров для некоторых регионов, входящие в зону С, куда относится вся территория Апшеронского полуострова, а также ряда равнинных и низменных регионов республики.
Время дня, час
24 20 16 12 8 4
0
2
4
6
8
10 12 Месяцы
Рис.1. Годовые ходы изменения времени восхода (кривая 1) и захода (кривая 2) солнца, продолжительности светлого времени дня (кривая 3) и суточные числа рабочих часов (кривая 4)
Как суточные, так и месячные значения ЧЧСС зависят от продолжительности дня, которые в зависимости от широты местности меняются по-разному.
На рис.1 представлены годовые ходы изменения времени восхода и захода солнца (кривые 1 и 2), продолжительности светлого времени дня (кривая 3) и суточные числа часов солнечного сияния (кривая 4) для широты 400 24: (г. Баку). При этом суточные значения числа рабочих часов были определены с учетом минимальных рабочих часовых значений ССР, достаточной для работы фотоэлектрических источников тока, а также солнечных коллекторов, преобразующих лучистую энергию
солнца в тепловую (I "М" = 200 Вт/м2).
На рис.2 представлены годовые ходы изменения среднемесячных значений ЧЧСС для условий г. Баку, которые построены по данным, приведенным
в работе [5], а также отношение среднего Тср и расчетного Трасч значений ЧЧСС, выраженных на
процентах. Численные значения ЧЧСС были определены как экспериментальным (для наибольшего, среднего и наименьшего случаев), так и расчетным путями.
Т Т я т т
расч' наиб 9 ср ^ наим
500 400 300 200 100
К тср !Трасч%
/1
0 <-> <-> <2 /2
/ X " г/ /5 \ х г 1\1 1-3
. \ > Гт 1 ¿-л <=Ж | 1С-л
0
2 4
6
8 10 12 Месяцы
Рис.2. Годовые ходы изменения среднемесячных значений ЧЧСС для г. Баку: (кривая 1 - расчетная: 2, 3 и 4 - соответственно для наибольшего, среднего и наименьшего значений; 5 - отношение среднего и расчетного значений продолжительности солнечного сияния в процентах)
«ШУШМИМ-ЛШИПШУ» 2©21 / TECHNICAL SCIENCE
29
Высота солнца
80
60 40 20
0 2 4 6 8 10 12 Месяцы
Рис.3.
Годовые ходы изменения высоты солнца в течение светлого времени дня: (кривые1, 2, 3, 4 и 5 - относятся, соответственно к 700, 1000, 1300, 1600 и 1900 часам дня)
Как видно, соотношение Тр / Трасч имеет
максимальное значение (69%) в июне-августе месяцах, а минимальные значения - в январе (31%) и феврале (32%) месяцах года. Подобный ход снижения соотношения Тр / Трасч в зимние месяцы года
связан не только с сокращением продолжительности светлого времени дня, а также с повышением числа несолнечных дней и дней с низкой облачностью. Тем не менее для г. Баку, входящий в зону А, указанные среднемесячные значения ЧЧСС являются несколько заниженными, хотя для некоторых предгорных районов, входящих в эту же зону эти
данные могут быть приемлемыми как реальные статистические данные.
С учетом наиболее современных данных, приведенных в экологическом атласе [1], результатов собственных исследований с обобщением метео-роло-гических данных Научно-исследовательского Инсти-тута Гидрометеорологии и Национального Департа-мента по Окружающей Среды Министерства Эколо-гии и Природных Ресурсов Азербайджана были уста-новлены более реальные среднемесячные и годовые значения ЧЧСС. В таблице 2 приведены такие данные для зоны С (в примере г. Евлаха и г. Баку), куда входит также вся территория Апшеронского полуос-трова [7].
Таблица 2
Среднемесячные и годовые значения ЧЧСС для зоны С Азербайджана
Зоны Районы Месяцы Годовые
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
С Евлах 109 107 155 191 288 365 359 345 236 181 116 98 2550
Баку 101 98 158 201 309 359 363 354 250 198 117 94 2602
Необходимо отметить, что при определении энергетических показателей солнечных установок без фокусирующих систем, функционирующих на основе ССР, важную роль играет не общие часы солнечного сияния, а реальные рабочие часы, которые должны быть определены с учетом несолнечных дней, что в дальнейшем будут рассмотрены нами на примере Апшеронского полуострова, в частности г. Баку.
Среднемесячные и годовые значения ССР намного зависят от угла высоты солнца, продолжительности дня, прозрачности атмосферы, облачности и альбедо подстилающей поверхности. Высота солнца значительно влияет также на повторяемости непрерывной продолжительности ЧЧСС при разных градациях времени.
На рис.3 приведены годовые ходы изменения высоты солнца для разного времени дня. Как видно,
для условий г. Баку, максимальное значение высоты солнца, наблюдаемое в полдень (в 1300 ч) июне месяце года, составляет 71012:. С увеличением высоты солнца количества ЧЧСС и рабочее время солнечных установок работающих на основе ССР и не снабженных фокусирующими системами также растет, а экстремальные значения высоты солнца зависят от угла склонения солнца и угла широты местности.
Для определение ССР необходимо знать по меньшей мере среднемесячные значения суточного прихода прямой и рассеянной радиаций на 1 м2 горизонтальной поверхности, а также среднемесячные значения альбедо на подстилающей поверхности. Для одного и того же региона в зависимости от характера изменения месячного и годового числа ясных, облачных и несолнечных дней среднемесячные и годовые значения ССР в различные годы могут быть отличаться друг от друга.
Таблица 3
Числа ясных, облачных, несолнечных и рабочих дней в месяце, а также среднесуточные количе-
Месяцы года I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Nясн , день 14 11,2 15 19 24 27 29 28 24 21 16 14
N6 , день 17,0 16,8 16,0 11,0 7,0 3,0 2,0 3,0 6,0 10,0 14,0 17,0
Nбезс. , день 9 8,4 7,2 3,8 1,2 0,2 0 0,2 1,2 4 6,5 9,4
N раб , ДеНЬ 22,0 19,6 23,8 26,2 29,8 29,8 31,0 30,8 28,8 27,0 23,5 21,6
суч Т раб , час 6,2 7,7 8,2 10,1 11,2 12,6 12,1 11,6 10,2 9,4 7,9 6,6
— без уч Тш.б , час 4,4 5,4 6,3 8,8 10,8 12,5 12,1 11,5 9,8 8,2 6,2 4,6
В таблице 3 приведены числа ясных (Nясн),
облачных (No6n)
несолнечных (
( Nбезс. ) и Рабочих
(N раб ) дней, а также среднемесячные суточные
количества рабочих часов с учетом (Тсрууб) и без
учета (Тбраа1бу) нерабочих дней для зоны С, соответственно для разных месяцев года. Как видно, в зимние и весенне-осенние месяцы среднемесячные суточные количества рабочих часов, с учетом и без учета нерабочих дней, существенно отличаются друг друга (например, в январе и декабре месяцах, соответственно в 1,44 и в 1,41 раза), что объясняется с ростом количества дней со сплошными об-лачностями, в эти месяцы года.
В табл.4 приведены наиболее реальные количества среднесуточных приходов прямой, рассеянной и ССР на горизонтальную и наклонную поверх-
ностей для г. Баку, которые были определены на основе данных метеостанции Министерства Экологии и Природных Ресурсов Азербайджанской Республики, установленной на острове Пираллахы и экспериментальных измерений, проводимых нами на гелиополигоне Института Радиационных Проблем НАН Азербайджана [7].
Как видно из табл.4, для наклонной поверхности (в данном случае угол наклона равен углу широты местности для г. Баку - 40024I), годовое значение ССР составляет на 158,4 кВтч/м2 больше, в сравнении с горизонтальной поверхности. Такое количество энергии составляет чуть меньше энергии, вырабатываемой в указанной широте в периоды с 15 августа по 15 сентября (162,4 кВтч/м2). При этом среднегодовые значения удельной плотности ССР для рассматриваемых двух случаев составляют, соответственно 211 Вт/м2 и 193 Вт/м2, которые отступают только лишь аналогичных показателей среднеазиатских стран.
Таблица 4
Месячные и суточные значения прихода прямой, рассеянной и суммарной солнечных
Параметры Месяцы Годовые, кВт-ч/м2
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
(1 пр ) ГП > Вт/м2 718 906 1613 2650 3963 4872 4493 3710 2610 1544 812 533 -
(I р ) ГП , Вт/м2 845 1146 1688 2541 2457 2416 2335 2059 1780 1373 936 784 -
(1 сум ) ГП > Вт/м2 2235 3458 4821 6038 6733 7106 6789 5969 4657 3694 2235 1779 -
(1 сум ) ГП > кВт/м2 69,3 96,8 149,5 181,1 208,7 213,2 210,4 185,0 139,7 114,5 67,1 55,1 1690,0
(1 сум ) НП > Вт/м2 3017 4323 5544 6098 6150 6253 5906 5790 5449 5319 3777 3078 -
(1 сум ) НП > кВт/м2 93,5 122,1 171,9 182,9 190,7 187,6 183,1 179,5 163,5 164,9 113,3 95,4 1848,4
Необходимо отметить, что для г. Баку и всего Апшеронского полуострова, а также регионов средней полосы республики, расположенных вдоль река Куры, входящие в зону С, наблюдается малое значение альбедо подстилающей поверхности, так как в течение всего года оно меняется от 22% (в летние
месяцы) до 26% (в зимние месяцы). Это характеризуется с тем, что в этих регионах продолжительный снежный покров толщиной более 10 см наблюдается в редких случаях.
«шуущщщим-лшгмаи» 2©21 / TECHNICAL SCIENCE_31_
В табл.5 приведены годовые ходы изменения альбедо для г. Баку и Ленкорани, которые относятся в зону С Азербайджанской Республики.
Таблица 5
Годовые ходы изменения альбедо для выборочных районов зоны С Азербайджана
Зоны Районы Месяцы
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
С Ленкорань 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18
Баку 0,26 0,26 0,23 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24 0,25
Установлено, что поглощенная радиация весьма чувствительна к величине альбедо, особенно для субтропических зон. Например, в Кура-Араксинской, низменности, входящие также в зону С, разница в месячных величинах альбедо в 1% приводит колебанию годовой величины радиационного баланса порядка 23,2^29,0 кВтч/м2.
В табл.6 приведены численные значения длинноволнового эффективного излучения от поверхности Земли, для регионов зоны С Азербайджана (в примере г. Баку), которые были определены расчетным путем, с учетом многолетних данных.
Таблица 6
Численные значения эффективного излучения подстилающей поверхности за
Рельеф Месяцы Годовые
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Зона С, (в примере г, Баку)
Суша 34,8 34,8 41,8 52,2 61,5 69,6 67,3 63,8 53,4 41,8 38,4 38,4 590,4
Море 36,0 31,3 37,1 45,2 41,8 44,1 42,9 41,8 48,7 41,8 38,3 38,3 487,2
Другим параметром теплового баланса Земли и околоземной атмосферы, имеющий особую значимость является радиационный баланс, который определяется как разности между погашенной ССР и эффективным излучением от поверхности Земли.
Таблица 7
Ежемесячные и годовые значения радиационного баланса для регионов, входящие в зону С Азер-
В табл.7 приведены ежемесячные и годовые значения радиационного баланса для суши и море в примере г. Баку и Ленкоранского района, входящие в зону С Азербайджана.
В табл.7 приведены ежемесячные и годовые значения радиационного баланса для суши и море в примере г. Баку и Ленкоранского района, входящие в зону С Азербайджана.
Другим параметром теплового баланса Земли и околоземной атмосферы, имеющий особую значимость является радиационный баланс, который определяется как разности между погашенной ССР и эффективным излучением от поверхности Земли.
Таблица 7
Ежемесячные и годовые значения радиационного баланса для регионов, входящие в зону С Азербайджанской Республики (в примере Ленкоранского района и г. Баку)
Рельеф
Суша
Месяцы
I
II III
IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII
Годовые
11,6
Ленкораньский район (высота над уровнем моря - 20 м)
49,9
68,4
83,5
109,0
107,9
96,3
73,1
39,4
18,6
694,8
Море
8,1
55,7
89,3
113,7
155,4
149,6
132,2
85,8
44,1
10,4
877,0
Суша
3,5
г. Баку (высота над уровнем моря 10 м)
41,8 56,8 73,1 96,3 98,6 89,3 65,0 29,0 11,6
582,3
Как видно, чем меньше высоты местности над уровнем моря, тем больше численные значения радиационного баланса. Поэтому, в данном случае максимальные значения этого показателя наблюдаются в Ленкорани. По-видимому, это зависит кроме высоты местности от уровня моря, а также от ландшафтных характеристик этих районов, таких как наличие в одном случае лесных массивов, а также горных и холмистых местностей, а в другом - неорошаемых и солончаковых земельных участков и т.д.
В Баку и в Сумгаите, в районах расположенных на Алазанском-Агричайском долине (Шеки, Огуз, Закатала и т.д.), в Казахи, а также во всех регионах Ленкоранской области, куда входят Астара, Лерик, Джалилабад, Масаллы и сам Ленкорань, наблюдаются относительно большие значения радиационного баланса.
Из всех параметров теплового баланса земли и околоземной атмосферы с практической точки зрения наиболее важными являются среднемесячные и годовые значения ССР на 1 м2 горизонтальной и наклонной поверхностей. В табл.8 приведены численные значения этих параметров для выборочных районов входящие в зону С Азербайджанской Республики, в частности для г. Сумгаита, г. Баку и Лен-коранского района. При этом в первом столбике величины, обозначенные в виде «Для Г/П» и «Для Н/П» относятся к данным, приведенным в работах [1-4], которые являются заниженными на ~ 8-10%, в сравнение с реальными их значениями, а величины, обозначенные в виде «Для Г/П*» и «Для Н/П*» были определены с учетом ежемесячных значений коэффициента поправки [5,8], которые были найдены из отношения данных по численным значениям ССР, зарегистрированные метрологиче-
скими станциями Министерства Экологии и Природных Ресурсов Азербайджана, установленные в различных зонах республики [7] к аналогичным данным, приведенными в работах [1-4].
Как видно из табл.8, после проведения соответствующей поправки для г. Баку годовые значения ССР на горизонтальной и наклонной поверхностях составляют, соответственно 1673 кВтч/м2 и 1810 кВтч/м2, которые довольно хорошо согласуются с ранее полученными результатами [8], приведенными в табл.4, которые, соответственно равны 1690 кВтч/м2 и 1848 кВтч/м2.
Если определить погрешности из сопоставления результатов, приведенных в табл.4 и табл.8, то для горизонтальной поверхности она составляет ~1,0%, а для наклонной - 2,06%, чего можно пренебречь. Для некоторых случаев наблюдаются, якобы
незакономерность при распределении ССР на наклонной поверхности. Так, например в Ленкорани и в г. Баку, входящие в зону С в июль месяце ССР на наклонной поверхности получается меньше, чем в августе. Это характеризуется тем, что, по-видимому, для этих регионов численные значения коэффициента пересчета ССР из горизонтальной поверхности на наклонную, определяемые для северо-восточной и восточной частей зоны С, в данном случае с учетом угла широты местности 40°24: (Апшеронский полуостров, а также г.г. Баку и Сумгаит) не совсем подходит для указанных месяцев года. С другой стороны, количество несолнечных дней в конкретном месяце также существенно влияет на месячные значения ССР.
Ежемесячные и годовые значения ССР в кВт-ч/м2, для выборочных
Таблица 8
Высота Месяцы
от ур. моря, м I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Годовые
- 13 Сумгаит
Для Г/П 53,4 65,0 102,1 141,5 175,2 216,9 214,6 192,6 150,8 89,3 59,2 48,7 1509
Для Н/П 72,1 81,3 117,4 142,9 157,7 190,9 186,7 186,8 176,4 128,6 100,0 84,3 1625
Для Г/П* 61,4 74,8 112,3 155,7 192,7 227,7 225,3 202,2 165,9 98,2 65,1 56,0 1637
Для Н/П* 82,9 98,0 129,1 157,3 173,4 200,4 196,0 196,1 194,1 141,4 110,0 96,9 1776
- 20 Ленкоранский район
Для Г/П 59,2 77,7 111,4 141,5 169,4 216,9 208,8 190,2 140,4 95,1 62,6 52,2 1525
Для Н/П 79,9 97,1 128,1 142,9 152,5 190,9 181,7 184,5 164,3 136,9 105,8 90,3 1655
Для Г/П* 68,1 89,4 122,5 155,7 186,3 227,7 219,2 199,7 154,4 104,6 68,9 60,0 1657
Для Н/П* 91,9 111,8 140,9 157,3 167,7 200,4 190,7 193,7 180,6 150,6 116,4 103,8 1806
+ 10 Г. Баку
Для Г/П 52,2 68,4 107,9 143,8 176,3 218,1 218,1 201,8 155,4 92,8 60,3 47,6 1543
Для Н/П 70,5 85,5 124,1 145,2 158,7 191,9 189,7 195,7 181,8 133,6 101,9 82,3 1661
Для Г/П* 6°,° 78,7 118,7 158,2 193,9 229,0 229,0 211,9 170,9 102,1 66,3 54,7 1673
Для Н/П* 81,0 98,4 136,5 159,8 174,5 201,5 199,2 205,5 200,0 147,0 112,0 94,6 1810
Естественно, нами для всех регионов Азербайджана, расположенных между широтой 39° - 42° расчетным путем были найдены ежемесячные значения коэффициента пересчета ССР из горизонтальной поверхности на наклонную, однако в дан-
ном случая приводятся только данные для регионов, входящие в зону С. По нашему мнению данные, приведенные в табл.8 вполне могут быть приняты как наиболее реальными для большинства регионов входящие в зону С Азербайджана.
«ШУШМИМ-ЛШИПШУ» 2©21 / ТБСИМСЛЬ 8С1Б1ЧСБ
33
Таблица 9
Месячные и годовые значения ССР на наклонную плоскость для разных значений угла наклона
поверхности преобразователя солнечной энергии относительно горизонту
Параметры Месяцы Годовые
I II ш IV V VI VII VIII IX X XI XII
550241 Рп ,отн. 1,48 1,34 1,16 0,94 0,79 0,73 0,75 0,86 1,11 1,42 1,78 1,84
е сум , 102,5 129,7 173,4 170,3 167,3 155,6 157,9 159,1 155,1 162,6 119,3 101,5 1754
400241 Рп ,отн- 1,35 1,25 1,15 1,01 0,9 0,88 0,87 0,97 1,17 1,44 1,69 1,73
1сум , 93,5 122,1 171,9 182,9 190,7 187,6 183,1 179,5 163,5 164,9 113,3 95,4 1848
25°24г Рп ,отн- 1,3 1,22 1,16 1,05 0,98 0,94 0,95 1,02 1,15 1,34 1,49 1,52
1 сум ' 90,1 118,1 173,4 190,2 207,6 200,4 200,0 188,7 160,7 153,5 99,9 83,8 1866
Тем не менее, в работе [7] нами в примере г. Баку приведены данные по ССР на наклонных поверхностей для трех значений угла наклона поверхности преобразователя солнечной энергии, в данном случае плоских солнечных коллекторов. Для сопоставления полученных результатов в табл.9 приведены эти данные.
Как видно, для регионов зоны С максимальное годовое количество солнечной энергии из 1 м2 поверхности преобразователя солнечной энергии можно получить при угле наклона 25024:. Однако это значение угла наклона не может быть принято как оптимальным, поскольку при этом в зимние месяцы, когда потребность в энергии растет, в связи с уменьшением месячных значений ССР на наклонную поверхность, отдача преобразователя солнечной энергии также уменьшается, а в случае, когда в зимние месяцы достигаются максимальные отдачи энергии (при угле наклона 55024:) годовое значение вырабатываемой энергии намного уменьшается.
Исходя из этих соображений, в тех случаях, когда не возможно ежемесячное изменение угла наклона поверхности преобразователя солнечной энергии (для мощных установок), считается целесообразным устанавливать их под углом наклона, равным углу широты местности для данного региона (в данном случае для г. Баку под углом 400241).
Как известно, часть энергии солнечных лучей поступающих на земной поверхности отражается в атмосферу в виде коротковолновой радиации. Численные значения отраженной солнечной радиации
могут быть найдены из следующего эмпирического уравнения [5]:
I = I А
отр сум альб'
где:
I
- сум - ССР на 1 м2 горизонтальную поверхность (приведены в табл.8); Ашьб- альбедо
подстилающей поверхности (приведены в табл.5).
Используя более реальные месячные и годовые значения ССР на горизонтальную поверхность, приведенные в табл.8 со знаками «Для ГП*» были определены месячные и годовые значения отраженной коротковолновой радиации для выборочных районов зоны С, которые приведены в таблице 10.
Поскольку нами как основные параметры теплового баланса земли и околоземной атмосферы были приняты во внимание месячные и годовые значения ССР и ЧЧСС, то в годичном ходе изменения других параметров наблюдается некоторые несогласованности между их численными значениями. Коротковолновая отраженная солнечная ради-
ация
I
отр
также является одним из таких
параметров. Анализ поученных данных показывает, что для гористых и высокогористых районов численные значения отраженной радиации больше, чем в равнинных и низменных, входящих в зону С (напр. для Ленкорани), что характеризуется с наличием продолжительного зима, в гористых районах, с большим числом дней со снежным покровом и обильным снегом, являющейся причиной повышения альбедо подстилающей поверхности, следовательно, и отраженной радиации.
Таблица 10
Месячные и годовые значения отраженной коротковолновой радиации для выборочных районов,
Районы Месяцы Годовые
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Сумгаит 16,0 18,7 24,7 35,8 44,3 52,4 51,8 46,5 38,2 22,6 15,0 13,4 379,4
Ленко- 12,3 16,1 22,1 28,0 33,5 41,0 39,6 35,9 27,8 18,8 12,4 10,8 298,3
Баку 15,6 18,9 24,9 34,8 42,7 50,4 50,4 46,6 37,6 22,5 15,2 13,1 372,7
тбсимсль 8СШ]чсб / «шуушиоим-лшшау» #16Й©3), 2021
34_
На численное значение отраженной радиации существенно влияет также ландшафтные характеристики конкретной зоны. Например, для г. Баку и Сумгаита, а также Ленкоранского района, расположенные в равнинных и приморских ландшафтных
условиях, годичные ходы изменения I имеют
аналогичную форму изменения ССР, т.е. для таких регионов с подобными ландшафтами, кривые годового хода изменения Iотр имеют параболическую форму. А для высокогорных районов такое изменение Iотр наблюдается только лишь в периоды апрель-ноябрь месяцев.
Таким образом, в данной работе нами были рассмотрены годовые ходы изменения всех основных параметров теплового баланса земли и околоземной атмосферы, которые являются наиболее влиятельными на режимы работы солнечных энергетических систем.
Выводы
1. Выявлено, что данные по годовым значениям ССР и ЧЧСС, приведенные у всех ранее опубликованных работах, являются заниженными примерно на 8-10%.
2. Учитывая сложности проведения сопоставительного анализа данных, в случае разделение территории Азербайджана в одном случае на 10-ти, а в другом случае на 6-ти зон, нами проведена математическая обработка старых и современных метрологических данных, по результатам которой территория республики как годовым значениям ССР, так и ЧЧСС, разделена на четыре зоны - А, Б, С и Д. При этом зоны А, Б и С отнесены к основной территории Азербайджана, а зона Д - к территории На-хичеванской АР, а также к маленьким участкам некоторых северных районов, расположенных на Южном склоне Большого Кавказского хребта.
3. Для регионов, выходящие в зону С были определены месячные и годовые значения ССР на 1 м2 горизонтальной и наклонной поверхностей, ЧЧСС, а также длинноволнового эффективного излучения, отраженной коротковолновой радиации, поглощенной радиации, альбедо подстилающей поверхности, радиационного баланса и т.д. При определении численные значения этих параметров были учтены ежемесячные значения коэффициента поправки, которые были определены из отношения численных значений ССР, найденных по данным метеостанций Министерства Экологии и Природных Ресурсов Азербайджана, установленных в различных местностях, входящих в зону С, к аналогичным данным для указанной зоны, приведенных в ранее опубликованных работах.
4. Проведен сопоставительный анализ результатов, полученных при использовании горизонтальных и наклонных поверхностей для выборочных районов входящие в зону С. Установлено, что для регионов этой зоны максимальное годовое количество солнечной энергии из 1 м2 поверхности преобразователя солнечной энергии можно получить при угле наклона 25024:. Однако это значение
угла наклона не может быть принято как оптимальное для всех месяцев года. Исходя из это, можно сделать вывод о том, что в случаях, когда не имеется возможности ежемесячного изменения угла наклона поверхности преобразователя солнечной энергии (для мощных установок), целесообразно устанавливать их под углом наклона, равным углу широты местности для данного региона (например, для г. Баку под углом 40°24:).
5. Определено, что для многих регионов, входящих в зону С, в том числе для г. Баку альбедо подстилающей поверхности в течение всего года меняется в небольших пределах - от 22 до 26 %, а максимальное значение альбедо составляет 44 %, которое наблюдаются в гористых местностях, входящие в эту зону, например, в Лерикском районе. А в низменном районе Ленкорани, территориально расположенного ниже уровня моря и тоже входящего в зону С, наблюдается наименьшие численные значения альбедо, которые в течение всего года не меняются и составляют 18 %. Это связано с тем, что в равнинных и низменных районах, в том числе в г. Баку продолжительная снежная покров с обильным снегом наблюдается в редких случаях, а в гористых и высокогорных районах наблюдаются устойчивый снежный покров в периоды от ноября до марта месяцев года.
6. Установлено, что поглощенная радиация весьма чувствительна к изменению альбедо. Например, для Кура-Араксинской низменности, входящие в зону С, разница в месячных значениях альбедо в 1 % приводит колебанию годовой величины радиационного баланса на 23-29 %.
7. Установлено, что за исключением января месяца, во всех остальных месяцах года, численные значения эффективного излучения для суши намного больше, чем для море, и с повышением температуры окружающей среды (с приближением летних месяцев) численные значения их относительно больше различаются друг от друга (например, для февраля и июня месяцев их разница составляют, соответственно 3,5 кВтчас/м2 и 25,5 кВтчас/м2).
8. Определены ежемесячные и годовые значения радиационного баланса для суши и море, в примере г. Баку и Ленкорани, входящие в зону С Азербайджана. Установлено, что численные значения радиационного баланса намного зависит от высоты местности над уровнем моря и чем меньше высота местности над уровнем моря, тем больше численные значения радиационного баланса. Поэтому, максимальные значения радиационного баланса наблюдаются в Ленкоранском районе. Как показывает анализ данных, полученных в примере Ленко-ранского района, с ростом температуры окружающей среды, т.е. с приближением летних месяцев, численные значения радиационного баланса на море растет более резко, нежели на суши. Например, если разница в численных значениях радиационного баланса на море и суши для Ленкорани, в феврале месяца составляет всего лишь 1,1 кВт час/м2, то для июня месяца этот показатель приобретает значение 46,4 кВтчас/м2.
9. Установлено, что большая часть основной территории республики относится в зоне С. Было проведено сопоставительный анализ полученных данных и с учетом ежемесячных значений коэффициента поправки установлено, что для зоны С годовые значения ССР и ЧЧСС составляют, соответственно от 1650 до 1780 и от 2400 до 2800 ч/в год. Таким образом, в заключении можно сделать вывод о том, что в зоне С Азербайджана применение солнечной энергии для разных целей, как с энергетической, так и с экономической и экологической точки зрения целесообразно.
Литература
1. Мамедов Г.Ш., Халилов М.Ю., Мамедова С.З. Экологический Атлас. Баку.: Бакинская картографическая фабрика, 2009.
2. Шихлинский Э.М. Тепловой баланс Азербайджанской ССР. Баку: «Элм», 1969.
3. Климат Азербайджана. Под ред. Мадатзаде А.А. и Шихлинского Э.М. Баку.: Изд. «Академии Наук Азерб. ССР», 1968.
4. Атлас теплового баланса Азербайджанской ССР. Под ред. Шихлинского Э.М., М.: Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, 1978.
5. Саламов О.М., Гашимов А.М., Алиев Ф.Ф. Перспективы использования солнечной энергии в Азербайджане. Международный научный журнал «АЭЭ», Москва, № 02/2 (120), 2013, s.s.121-132.
6. Климат Баку. Под редакцией Швер Ц.А. Л.: «Гидрометеоиздат», 1988.
7. Первое Национальное сообщение Азербайджанской Республики по Рамочной Конвенции ООН об изменении климата /Проект: Л£Е/97/, в31/Р/, Ю/99, под руководством: М.А.Мансимова. Государственный Комитет по Гидрометрологии Азербайджанской Республики, Баку, 2000.
8. Саламов О.М., Аббасова(Салманова) Ф.А., Рзаев П.Ф. Расчет солнечной водоподогревательной системы для горячего водоснабжения сельской семьи. //Международный научный журнал «АЭЭ». 2006. № 6. С. 30-36.
УДК 629.3.017
Ярощук Р. О.
Вгнницький нацюнальний аграрний унгверситет DOI: 10.24412/2520-6990-2021-16103-35-39 МЕТОДИ ЗАПОБ1ГАННЯ НЕГАТИВНОГО ВПЛИВУ СШЬСЬКОГОСПОДАРСЬКО1 ТЕХН1КИ
на Грунт
Yaroshchuk R. O.
Vinnytsia National Agrarian University
METHODS FOR PREVENTING THE NEGATIVE IMPACT OF AGRICULTURAL MACHINERY ON
THE SOIL
АнотацЫ.
При виконанн pi-зних альськогосподарських операцт площа, що покриваеться колесами машинно-тракторних агрегатiв (МТА), перевищуе площу самого поля. Безурахування збирально-транспортнихро-бт при обробленн озимо'1 пшеницi площа, що покриваеться колесами МТА на 1 га, досягае в середньому 22-26 тис. м, при обробленн кукурудзи - 18-30 тис. м, цукрових буряюв - 30-32 тис. м. Однак, юльюсть проходiв по одному i тому ж мiсцю поля неоднакова. При обробц озимое пшениц понад 30% площi поля тддаеться дворазовому впливу ходовими системами МТА, 20% - шестиразовому i 2% - восьмиразовому. Не ущшьнюеться лише 10% площi поля. Повороты смуги прикочуються колесами i гусеницями сшьсько-господарсько'1 техтки до 20 разiв протягом одного року.
Abstract.
When performing various agricultural operations, the area covered by the wheels of machine-tractor units (MTU) exceeds the area of the field. Excluding harvesting and transport works in the processing of winter wheat, the area covered by MTU wheels per 1 ha reaches an average of 22-26 thousand m, in the processing of corn -18-30 thousand m, sugar beet - 30-32 thousand m. However, the number ofpasses in the same place of the field is not the same. When processing winter wheat, more than 30% of the field area is exposed twice to the running systems of MTU, 20% - six times and 2% - eight times. Only 10% of the field area is not compacted. Turntables are rolled by wheels and tracks of agricultural machinery up to 20 times in one year.
Ключовi слова. методи, трактор, колесо, вплив, техтка, грунт. Keywords. methods, tractor, wheel, impact, technique, soil.
У багатьох проблемах, пов'язаних з взаeмодieю робочого органу аналiзу та будь-якого деформатора з матерiалом та середовищем, необхвдно викорис-товувати фiзичнi рiвняння зв'язку напружень i де-формацш. Однак таке поеднання може проявлятися
у виглядi значного впливу пружних, в'язких i плас-тичних властивостей. Для того, щоб формалiзувати матерiали та засоби масово! шформацп в модел1 з деякими конкретними типами значущих форм цих титв, юнують основш закони деформацп напруги (швидкосл деформацп) та фiзичнi рiвняння, але
