energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2021-64-1-15-26energy-2038Research ArticleОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКАGENERAL POWER ENGINEERINGПовышение коэффициента полезного действия солнечных энергетических установок за счет локализации солнечной энергииIncreasing the Efficiency Factor of Solar Power Plants Due to Solar Energy LocalizingМирончукВ. И.MironchukV. I.

г. Минск

ВельченкоА. А.VelchenkoA. A.

Адрес для переписки: Вельченко Анна Александровна – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Республика Беларусь.  Тел.: +375 17 293-95-61    anna.velchenko@gmail.com

anna.velchenko@gmail.comБелорусский государственный аграрный технический университетБеларусьBelarusian State Agrarian Technical UniversityBelarusБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus2021080220216411526Copyright © Мирончук В.И., Вельченко А.А., 20212021Мирончук В.И., Вельченко А.А.Mironchuk V.I., Velchenko A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/2038

В статье представлен анализ развития солнечной энергетики в странах Европы и Республике Беларусь в 2020 г. Предложен алгоритм повышения коэффициента полезного действия для солнечных энергетических установок (СЭУ) за счет локализации солнечной траектории в зависимости от широты и долготы местности. В частности, с учетом угла положения Солнца над горизонтом и угла азимута Солнца рассчитано повышение КПД СЭУ для Республики Беларусь. На основе данного алгоритма написана программа, позволяющая построить диаграмму солнечной траектории. Проведен анализ степени локализации солнечной энергии для дней солнцестояния в шести белорусских областных центрах. Выявлено, что самая высокая интенсивность солнечного излучения наблюдается в Бресте и Гомеле, средняя – в Гродно, Минске и Могилеве, низкая – в Витебске. Проведен сравнительный анализ солнечных траекторий для Берлина (Германия), Гомеля и Бреста. Разработаны рекомендации для эффективной работы СЭУ в течение года в автономном и комбинированном режимах в областных городах Республики Беларусь. Полученные численные расчеты солнечной траектории позволяют проводить оптимизацию ориентации солнечных панелей для стационарно установленных панелей и автоматизированных систем слежения за Солнцем, а также подбор оптимальной комплектации оборудования энергетической установки для любой географической местности.

The article presents an analysis of the state of development of solar energy in Europe and  the  Republic  of  Belarus  for 2020.  An algorithm for increasing the efficiency factor of  solar power plants by localizing the solar trajectory depending on the latitude and longitude of the area has been proposed. In particular, taking into account the angle of the Sun position above the horizon and the azimuth angle of the Sun, the increase in the efficiency factor of solar power plants for the Republic of Belarus is calculated. Based on this algorithm, a program has been written that makes it possible to draw a diagram of the solar trajectory. An analysis has been made of the degree of localization of solar energy for solstice days in 6 oblast (regional) centers of the Republic of Belarus; it is found that the highest intensity of solar radiation is observed in Brest and Gomel, the average in Grodno, Minsk and Mogilev, while the lowest one – in the city of Vitebsk. A comparative analysis of the solar trajectory of the city of Berlin (Germany) with the city of Gomel and the city of Brest is carried out. Recommendations have been developed for the effective operation of solar power plants in the oblast (regional) cities of the Republic of Belarus during the year in an autonomous and combined mode of operation. The obtained numerical calculations of the solar trajectory make it possible to optimize the orientation of solar panels for permanently installed panels and for automated solar tracking systems, as well as to select the optimal configuration of the power plant equipment for any geographic area.

возобновляемая энергетикадиаграмма солнечной траекториисолнечное склонениелокализация солнечной энергиидни солнцестоянияазимут Солнцаrenewable energysolar trajectory diagramsolar declinationlocalization of solar energysolstice daysazimuth of the SunReferencesJeger-Waldau А. PV Status Report 2017. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2017. 90 p.. Jeger-Waldau А. (2017) PV Status Report 2017. Luxembourg, Publications Office of the European Union. 90.Марончук, И. И. Солнечные элементы: современное состояние и перспективы развития / И. И. Марончук, Д. Д. Саникович, В. И. Мирончук // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 2. С. 105-123. https://doi.org/10.21122/ 1029-7448-2019-62-2-105-123.Maronchuk I. I., Sanikovich D. D., Mironchuk V. I. (2019) Solar Cells: Current Status and Development Prospects. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 62 (2), 105–123 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-2-105-123Нгуен, Т.Н. Оценка эффективности работы солнечной электростанции на крыше здания в Ханое / Т. Н. Нгуен, В. Д. Сизов, М. Ф. Ву, Т. Т. Ку // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 1. С. 30–41. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63- 1-30-41Nguyen T. N., Sizov V. D., Vu M. P., Cu T. T. (2020) Evaluation of Work Efficiency of the Solar Power Plant Installed on the Roof of a House in Hanoi City. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 63 (1), 30-41 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-1-30-41Best Research – Cell Efficiencies [Electronic resource]. Mode of access: https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Best_Research-Cell_Efficiencies.png. Date of acces: 20.02.2018.Best Research – Cell Efficiencies. Available at: https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Best_Research-Cell_Efficiencies.png (accessed: 20 February 2018).О возобновляемых источниках энергии [Электронный ресурс]: Закон Республики Беларусь, 27 декабря 2010 г., № 204-З. – Режим доступа: https://kodeksy-by.com/zakon_rb_o_vozobnovlyaemyh_istochnikah_energii.htm. Дата доступа: 25.01.2020.Renewable Energy Sources. Law of the Republic of Belarus, December 27, 2010, № 204-З. Available at: https://kodeksy-by.com/zakon_rb_o_vozobnovlyaemyh_istochnikah_energii.htm. (accessed 25 January 2020) (in Russian).Государственная программа ”Энергосбережение“ на 2016–2020 годы (в редакции Постановления СМ РБ от 31.12.2019 №972) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://energoeffekt.gov.by/programs/govporgram20162020/2016-2020. – Дата доступа: 02.02.2020.State Program “Energy Saving” for 2016–2020 (as Amended by the Resolition of the Council of Ministers of the Republic of Belarus of December 31, 2019 No. 972). Available at: http://energoeffekt.gov.by/programs/govporgram20162020/2016-2020 (accessed 02 February 2020) (in Russian).Обухов, С. Г. Повышение эффективности комбинированных автономных систем электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии: автореф. дис. … д-ра тех. наук: 05.14.02 / С. Г. Обухов. Томск, 2013. 41 с.Obukhov S. G. (2013) Improving the Effectiveness of Combined Autonomous Renewable Energy Systems Energy. Tomsk, 41 (in Russian).Шерьязов, С. К. Методология рационального сочетания традиционных и возобновляемых энергоресурсов в системе энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей: дис. … д-ра тех. наук: 05.20.02 / С. К. Шерьязов. Челябинск, 2011. 398 с.Sher’yazov S. K. (2011) Methodology of Rational Combination of Traditional and Renewable Energy Resources in the Agricultural Consumers Energy Supply System. Chelyabinsk, 2011. 398 (in Russian).Стребков, Д. С. Солнечные электростанции: концентраторы солнечного излучения: учеб. пособие для вузов / Д. С. Стребков, Э. В. Тверьянович; под. ред. Д. С. Стребкова. 2-е изд., испр. М..: Издательство Юрайт, 2019. 265 с. (Серия: Авторский учебник).Strebkov D. S., Tver’yanovich E. V. (2019) Solar Power Plants: Concentrators of Solar Radiation. 2nd Ed. Moscow, Yurayt Publ. 265 (in Russian).Лукутин, Б.В. Системы электроснабжения с ветровыми и солнечными электростанциями: учебное пособие / Б. В. Лукутин, И. О. Муравлев, И. А. Плотников. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. 128 с.Lukutin B. V., Muravlev I. O., Plotnikov I. A. (2015) Power Supply Systems with Wind and Solar Power Plants. Tomsk, Tomsk Polytechnic University Publishing. 128 (in Russian).Солнечная энергетика: учеб. пособие для вузов / В. И. Виссарионов [и др.]; под ред. В. И. Виссарионова. М.: Издательский дом МЭИ, 2008. 317 с.Vissarionov V. I. , Deryugina G. V. , Kuznetsova V. A. , Malinin N. K. (2008) Solar Energy. Moscow, MPEI Publishing House. 317 (in Russian).Quaschning, V. Regenerative energiesysteme / V. Quaschning. 10 aktualisierte und erweiterte Auflage. München: Carl Hanser Verlag, 2019. 468 с. https://doi.org/10.3139/9783446461147.fmQuaschning V. (2019) Regenerative Energiesysteme. 10 Aktualisierte und Erweiterte Auflage. München: Carl Hanser Verlag. 468. https://doi.org/10.3139/9783446461147.fmМирончук, В. И. Алгоритм расчета солнечной траектории в течении дня для нескольких областных центров Республики Беларусь / В. И. Мирончук, А. А. Вельченко, В. М. Андрианов // Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Минск, 19–20 декабря 2019 г. Минск: БГАТУ, 2019. С. 105–107.Mironchuk V.I., Vel’chenko A. A., Andrianov V. M. An Algorithm for Calculating the Solar Trajectory during the Day for Several Oblast Centers of the Republic of Belarus. Energosberezhenie – vazhneishee uslovie innovatsionnogo razvitiya APK: materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf., Minsk, 19–20 dekabrya 2019 g. [Energy Saving as the Most Important Condition for the Innovative Development of Agro-Industrial Complex: Collected Scientific Papers of the International Scientific and Technical Conference. Minsk, November 23–24, 2017]. Minsk, Belarusian State Agrarian Technical University, 105–107 (in Russian).Мирончук, В. И. Методика расчета солнечной энергетической станции с учетом климатических условий местности / В. И. Мирончук, В. М. Андрианов, А. А. Вельченко // Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК: сборник научных статей Международной научно-технической конференции, Минск, 23–24 ноябрь 2017 г. Минск: БГАТУ,2017. С. 122–123.Mironchuk V. I., Andrianov V. M., Vel’chenko A. A. (2017) Methodology for Calculating the Solar Power Station Taking into Account the Climatic Conditions of the Area. Energosberezhenie – vazhneishee uslovie innovatsionnogo razvitiya APK: sbornik nauchnykh statei Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii, Minsk, 23–24 noyabr' 2017 g. [Energy Saving as the Most Important Condition for the Innovative Development of Agro-Industrial Complex: Collected Scientific Papers of the International Scientific and Technical Conference. Minsk, November 23–24, 2017]. Minsk, Belarusian State Agrarian Technical University, 122–123 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.