Обзор литературы про исследования влияния облаков на электрические панели.

Обещал я вам что буду делать обзор литературы, которой я пользовался и пользуюсь. Вот пришло время немного рассказать кое-что.
Самой большой проблемой для оценки эффективности использования солнечных электрических панелей для меня было то, что трудно оценить как влияет облачность на то сколько теряется солнечной энергии  и не попадает на поверхность панели.
Дело в том что в архивах погоды облачность указывается баллами. Как их перевести в потери энергии не понятно.
Я уже думал надо бы провести ряд экспериментов (как это было с легким саманом), но это были бы какие-то локальные исследования и не всегда и не везде применимые.
И меня не отпускала мысль что кто-то же должен был провести такие исследования...
Но в те времена когда я только начинал стройку и делал предварительные расчеты таких исследований никто не делал или они были настолько узконаправленные и не публичные, что я ничего не нашел.
Но вот теперь мне попадаются разные статьи.
На самом деле обширные исследования этого вопроса начались в 2011 году (в это время и я начал свою стройку) и вот например заявление Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США :
https://www.nrel.gov/news/press/2011/1575.html
После этого уже пошли более менее тематические исследования на тему потерь энергии от облаков.
Кроме национальной лаборатории данные стали набираться и владельцами солнечных панелей с помощью спец. программ. Вот пример изучения проблемы облаков от одного из участников проекта Solar Analytics:
https://www.solaranalytics.com/au/blog/how-do-clouds-affect-your-solar
Наши российские ученые тоже внесли свой посильный вклад в исследования:
https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-vliyaniya-statisticheskih-harakteristik-oblachnosti-na-insolyatsiyu-fotobatarey/viewer
Как раз в этой статье я нашел примерную формулу перевода баллов облачности в проценты потерь мощности.
Очень мощное исследование провели китайские ученые:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5692568/bin/pnas.1711462114.sapp.pdf
Здесь исследовано не только влияние облачности на выработку энергии панелями, но и запыленности местности.
Но кстати вот есть и ученых из Таджикистана про влияние запыленности:
https://cyberleninka.ru/article/n/raschyot-potoka-summarnoy-radiatsii-na-naklonnuyu-ploskost-solnechnyh-priyomnikov-v-usloviyah-aerozolnogo-zagryazneniya-atmosfery/viewer
Очень много исследований по поводу того как влияет частичное затенение на потери в панелях.
Но это касается систем с большой площадью солнечных панелей. То есть это например большие площади крыш домов замощены панелями по 100 - 200 ватт. Вот пример исследований проблем связанных с облачностью в подобных системах:
http://www.iaeng.org/publication/WCE2014/WCE2014_pp270-275.pdf
Прикольно что тут они рассматривают вариант когда каждая панель через диод питает сразу батарею (через контроллер). В то время как основной метод соединения это когда линии панелей соединены последовательно и часть параллельно, то есть множество панелей объединены в один модуль и потом весь поток энергии идет через контроллер в батарею. Выводы такие - когда отдельные панели питают батареи через диод, тогда влияние частичного затенения облаками минимально, но при этом имеются большие потери в проводах да и проводов много  - не удобно и дорого.
А когда все соединено в большой блок тогда при частичном затенении почти все панели теряют КПД.
Но вот у меня нет таких больших площадей а панели расположены не в одной плоскости и поэтому соединены именно через диоды и при этом работа такой системы супер оптимальна хоть при частичной хоть  при полном затенении. Да и проводов не очень много.
ИТАК! ученые не спят и стараются делать полезные для нас инженеров исследования.
И поэтому теперь у меня есть примерная формула как перевести баллы облачности в процент потерь!

Ну чтож товарищи, солнечные коллекторы заработали!
Настало время сбора солнечного тепла!
На выходе воздух 35-45 градусов.
Это пока не много и длиться это будет пока не долго в течение дня, но теперь я буду накапливать сэкономленную (не сожженную в печи) энергию.
Сегодня 18 января 2020. расположение г. Новосибирск.
Вообще коллекторы начали бы работать и раньше , но была пасмурная погода.
Но в этом случае на улице обычно тепло и на отопление опятьже тратся не много топлива.
Если бы все поверхности моего дома, обращенные к солнцу, были использованы для получение солнечной энергии, то коллекторы заработали бы раньше , а перестали работать осенью бы позже.
И время сбора энергии в течение дня было бы дольше.
Но все это можно оценить спомощью программы моделирующей движение солнца и прием энергии на поверхностях дома.
Кстати, я продолжаю работать над написанием этой программы.
Сейчас написана часть которая будет работать на сервере, то есть  бекэнд.
Уже сейчас этой программе можно “скормить” файл с расширением *.obj который описывает поверхность дома. Этот файл можно получить практически из любой программы-редактора 3Д моделей.
Кроме этого программе нужно указать координаты расположения строения, для которого оценивается сбор солнечной энергии.
И нужно указать дату проверки и коэффициент полезного действия самого коллектора.
В результате программа формирует файл с данными полученной энергии по часам на всей поверхности дома и на каждой поверхности.
Кроме того что я занимался написанием программы, я сделал обзор существующих библиотек для языка python (я на нем пишу в основном) и нашел несколько интересных библиотек, которые вы можете использовать уже сейчас.
Но этот обзор я напишу попозже, а то итак уже много текста.

Топливные брикеты

Когда настал вопрос выбора какой же вид топлива сейчас выгодней удобней и проще, я сделал не большой обзор цен и заморочек с покупкой дров и не большой обзор топливных брикетов.
И вот прихожу к выводу что брикеты то уже не так уж и дороги в соотношении цена - удобство - теплотворность - возможность проверки качества...
То есть проверить качество дров и насколько они плотно уложены в машине и нет ли в машине колодцев, которые значительно уменьшают количество дров в машине - очень сложно.
Сейчас еще и с доставкой дров возникает проблема. Места заготовки находятся далеко от города и везти надо через весь город и надо чтоб они не рассыпались по дороге...
брикеты плотно уложены и не рассыпаются. Их очень легко посчитать и проверить на массу (плотность, влажность).
Теплотворность качественных брикетов выше дров примерно в 2 раза.
Ну и т.к. качество проверить проще чем у дров - выбор склоняется в сторону брикетов.
Места брикеты занимают меньше и работать с ними проще, даже девушкам вполне доступно и просто.

Но их чуть-чуть сложней разжигать чем дрова.
Брикеты нужно хранить в сухом закрытом месте - дрова лучше тоже, но для них не так страшно полежать на открытом пространстве.
Ну и еще неприятный момент - покупая дрова мы поддреживаем потенциальных лесных браконьеров (черных лесорубов), а брикеты это отходы производства.
А некоторые брикеты делаются из лузги семечек или  гречихи - и это вааще прикольно! мы не трогаем деревья.
А теперь про цену вопроса:
Нам недавно привезли 5 кубов дров навального объема. То есть чистого объема примерно 4.6 куба и стоило это с доставкой 9.5 тысяч рублей.
Если пересчитать на тонну учитывая что плотность березы 650 кг в кубе, то получаем:
9.5/4.6/0.65=3177 рублей за тонну берёзовых дров.
Да ещё и везти не хотели типа далеко, не удобно и т.д.
Учитывая что теплотворная способность дров примерно в два раза меньше чем брикетов то нам нужно умножить цену тонны дров на два чтоб получить эквивалент брикетам по теплотворности. Получаем 6354 рубля за теплотворный эквивалент тонны брикетов, если топить дровами.
А тонна брикетов от 3500 до 6500 рублей взависимости от того у какого перекупщика брать и какие объемы. Если брать у производителя то будет около 3500 за тонну.

Идеи для энергоэффективных домов. Идея 1

Как известно теплые полы используют массу для накопления тепла и чем больше масса пола тем медленней меняется температура и тем меньше затрат на подержание пола в установленном режиме. Например летом пол может сам нагреться, а потом нужно просто его поддерживать. Конечно потери тепла будут зависеть и от качества утепления дома, но это другая история.
Так вот самый высокий коэффициент теплоемкости среди известных нам и доступных материалов, в диапазоне от 20 до 90 градусов - это вода. Да! Вода! посмотрите справочники по материалам. Она лучше и по объемному накоплению тепла и по массовому.
Но вода не удобна тем что протекает везде и поэтому делать просто огромную емкость с водой, которая будет греться это и затратно и не ремонтопригодно.
А вот если комбинировать известные всем бетонные теплые полы и водяные накопители в виде обычных пластиковых бутылок с водой - это позволит увеличить способность накопления тепла.
Пластик бутылок очень прочный и долговечный. Единственная проблемма это не то что пробки бутылок со временем теряют эластичность и лопаются. Но я замечал это только с теми пробками, что находились на солнечном свете. а те что лежали под землей чаще всего целы и эластичны. Но если промазать пробки бутылок герметиком перед тем как заливать их в бетон теплого пола, то можно считаить что мы сделали вечную герметизацию.
Ну и кроме того даже если лопнет одна две бутылки, во-первых вода сквозь бетон может и не протечь, а во-вторых это ве таки всего 1,5 - 2 литра а не несколько тонн воды разом из-за одной трещины.
Так что наряду с кабелем или нагревающей трубой в пол нужно заливать бутылки с водой, а потом поверх этого делать стяжку с армированием , чтобы пол держал нагрузку домашних вещей и людей.