Komplexní simulátor slunečního záření

Abstract

Tato práce se skládá z teoretické části, ve které se zabývá různými způsoby, jak matematickými tepelnými rovnicemi modelovat fotovoltaický článek. Tepelné modelování fotovoltaického článku popisuje teplotu, či tepelnou kapacitu fotovoltaického článku. Tato teplota bývá většinou funkcí, nebo přímo závislá na intenzitě slunečního záření. V teoretické části je uvedeno několik způsobů, jak tepelně modelovat fotovoltaické články. Tepelné modelování ale není předmětem této práce, je to především modelování intenzity slunečního záření, které je podrobně rozebráno v další části práce, a následně v praktické části práce. Praktická část této práce se zabývá sestavením matematických rovnic, které popisují intenzitu slunečního záření. Tyto matematické rovnice jsou následně použity pro sestavení matematického modelu. Samotný matematický model je vytvořen v počítačovém programu PSCAD, ve kterém je hlavním vstupním parametrem intenzita slunečního záření. Tento model umí simulovat průběh slunečního záření, pro které je nutno nastavit různé parametry, jako jsou: oblast, denní doba, roční období, ale také disponuje funkcí která je zásadní pro modelování intenzity slunečního záření, a to je oblačnost. Oblačnost zásadně mění velikost intenzity záření, respektive její přímé složky. Po sestavení komplexního simulátoru slunečního záření je na tomto simulátoru ověřena jeho platnost ve formě provedení několika průběhu pro intenzitu slunečního záření pro různá místa na Zemi, které jsou závislé na čase.

This work consists of a theoretical part, which deals with various ways of mathematical equations to model the thermal photovoltaic cell. Thermal modeling describes a photovoltaic cell temperature, and heat capacity of the photovoltaic cell. This temperature is usually function or directly dependent on the intensity of solar radiation. In the theoretical section explains several ways to model thermal photovoltaic cells. Thermal modeling is outside the scope of this paper, it is mainly the modeling of solar irradiance, which is discussed in detail in the next section, and then in the practical part. The practical part is concerned with constructing mathematical equations that describe the intensity of solar radiation. These mathematical equations are then used to build a mathematical model. The actual mathematical model is created in a computer program PSCAD, wherein the main input parameter of the intensity of solar radiation. This model can simulate the course of the sun, for which it is necessary to set various parameters such as: region, time of day, the seasons, but also has a function that is essential for modeling of solar radiation intensity, and it is cloudiness. Cloud is fundamentally changing the size of the radiation intensity, and its direct constituents. After compiling a complex simulator of solar irradiance, this simulator is tested for its validation in form of doing couple of graphical runs of intensity of solar radiation for various locations on Earth, which are time dependent.