Šobrīd dažādi iemesli, tai skaitā valsts piedāvātais atbalsts, daudziem liek apsvērt iespējas ražot elektroenerģiju savās mājsaimniecībās pašu patēriņam, izmantojot saules paneļus. Tas prasa diezgan lielus ieguldījumus, tādēļ, domājot par šo ieguldījumu atgūšanu, ir svarīgi novērtēt iespējamo saņemtās saules enerģijas apjomu, kā arī optimāli izplānot nepieciešamos tehniskos līdzekļus un to izvietošanu konkrētajos apstākļos. Galvenais mērķis ir saņemt maksimāli iespējamo elektroenerģijas apjomu no saules paneļiem un samazināt zudumus.
Galvenie faktori, no kā atkarīgs saņemtās elektroenerģijas apjoms, ir:
• Saules starojuma līmenis konkrētajā apvidū, kas atkarīgs no ģeogrāfiskās atrašanās vietas;
• Klimatiskie apstākļi, kas nosaka, cik bieži līdz zemei nonāk tiešais saules starojums un kāds ir izkliedētā starojuma līmenis;
• Saules paneļu režģa novietojums attiecībā pret debess pusēm;
• Paneļu noēnojums no blakus apbūves un veģetācijas (kokiem);
• Ražotāja noteiktā paneļu jauda;
• Paneļu elektrisko parametru saderība;
• Paneļu šūnas temperatūra;
• Paneļu virsmas tīrība;
• Zudumi paneļu elektriskā saslēguma vados;
• Strāvas pārveidotāja (invertora) efektivitāte.
Daļu no šiem faktoriem nosaka izmantoto elektrisko komponenšu parametri, to uzstādīšanas kvalitāte un apkopšana, bet pārējie ir ņemami vērā un to ietekme optimizējama, veicot ēkas, uz kuras vai kuras tuvumā plānota saules paneļu uzstādīšana, un tās apkārtnes 3D realitātes modelēšanu.
3D realitātes modelis
Saules enerģijas analīze
Analīzes pamatā ir interesējošo parametru aprēķināšana uz 3D realitātes modeļa virsmas, vadoties no saules ceļa pie debess juma, saules radiācijas parametriem, attiecīgās virsmas orientācijas, apkārtnes apbūves un veģetācijas ietekmes, klimatisko apstākļu novērojumiem. Tālāk dosim analīzes piemēru konkrētai dzīvojamai mājai, par atskaites periodu izvēloties laika posmu no 1. marta līdz 31. oktobrim, kas Latvijas apstākļos ir uzskatāms par produktīvāko laiku saules enerģijas izmantošanai.
Vienkāršākais analīzes veids ir saules ekspozīcijas un noēnojuma novērtēšana, aprēķinot stundu skaitu, kurās aplūkojamā virsma saņem saules gaismu, vai kurās tā ir noēnota dienas gaišajā laikā. Šīs analīzes rezultāts gan vairāk varētu interesēt dārzniekus, jo ir tieši izmantojams stādījumu plānošanā.
.png "03 Saules Ekspozicija(03 10)")
.png "04 Saules Noenojums(03 10)")
Virsmas saņemtās saules enerģijas aprēķini notiek, izejot no vidējās saules radiācijas lieluma, kuru Zeme saņem no Saules. Tas gada laikā ir mainīgs lielums, jo mainās Zemes attālums no Saules (vidēji 1366,1 W/m2), bet aprēķinos ir pieņemts izmantot vērtību 1000 W/m2. Virsmas saņemtā saules enerģija dalās divās komponentēs: tiešā saules enerģija, kuru virsma saņem, atrodoties tiešos saules staros, un izkliedētā saules enerģija, kuru virsmai atnes mākoņos, miglā un no apkārtējiem šķēršļiem izkliedētā saules gaisma. Maksimālo lielumu saņemtā tiešā saules enerģija sasniedz, ja virsma atrodas perpendikulāri saules stariem un šeit svarīga loma ir virsmas orientācijai, bet izkliedētas saules enerģijas saņemšanai virsmas orientācija nav tik būtiska.
Ja aprēķinos neņemam vērā klimata datus, iegūstam saņemto tiešo saules enerģiju, kuras lielums ir atkarīgs tikai no virsas orientācijas un noēnojuma, bet Latvijas apstākļiem šis lielums nav piemērojams, jo neatrodamies Arābijas tuksnesī.
.png "05 Tiesa Saules Energija Bez Klimata(03 10)")
Klimata datu faili (www.climatefiles.com, climate.onebuilding.org) satur gadskārtējos tiešās un izkliedētās saules enerģijas mērījumus. Pievienojot aprēķiniem klimata datu failu Rīgas apkārtnei par laika periodu 2007. - 2021. gadam, aina iznāk pavisam citādāka, kā tas parādīts nākošajos attēlos.
.png "06 Tiesa Saules Energija Ar Klimatu(03 10)")
.png "07 Izkliedeta Saules Energija Ar Klimatu(03 10)")
.png "08 Kopeja Saules Energija Ar Klimatu(03 10)")
Skaitliskie rezultāti dzīvojamās ēkas dažādi orientētajām jumta plaknēm ir apkopoti tabulā un grafikā. Tur redzam, ka mūsu klimatiskajos apstākļos reāli saņemamā saules enerģija nepārsniedz trešo daļu no maksimāli iespējamās un dotajā ēkas situācijā (atklāta apkārtne un neliels jumta slīpums) nav tik būtiskas nozīmes jumta plaknes orientācijai, lai gan priekšrocība dodama DA un ZA virzienos orientētām jumta plaknēm. Pēdējais iespējams skaidrojams ar faktu, ka rīta stundās mākoņu parasti ir mazāk, un ir lielāks tiešās saules enerģijas īpatsvars, kā tas redzams tabulā.
Saules enerģijas analīze dod vērtīgu informācija, lai pieņemtu pamatotu lēmumu par nepieciešamo saules paneļu daudzumu un to izvietojumu mājsaimniecībā. Iespējamos risinājumus var virtuāli aprobēt, izmantojot papildinātās realitātes pieeju, vizualizējot paneļu novietojumu realitātes modelī un izvērtējot alternatīvas no funkcionālā un arhitektoniskā skata punkta.
Šajā apskatā realitātes modelēšana un saules enerģijas analīze ir veikta ar programmām Bentley ContextCapture un Bentley Descartes, konsultējoties ar uzņēmuma SIA “Saules Grauds” speciālistiem.
