Πότε είναι το 'πραγματικό μεσημέρι' στον τόπο μας;
Η πολιτική ώρα κάθε τόπου συνήθως υπολογίζεται σε απόκλιση ακέραιων ωρών από την ώρα UTC (παλαιότερα GMT).
Η Ελλάδα έχει ώρα UTC+2 το χειμώνα και UTC+3 το καλοκαίρι.
Το πραγματικό μεσημέρι (ήλιος στην μισή διαδρομή του στον ουρανό) είναι σε ώρα ανάλογη με το γεωγραφικό μήκος (μεσημβρινός) του τόπου που βρισκόμαστε.
Οι 360 μεσημβρινοί αντιστοιχούν σε 24 ώρες, άρα κάθε ώρα αντιστοιχεί σε 15 μοίρες και κάθε 5-λεπτο σε 1.25 μοίρες. Η Αθήνα βρίσκεται σε γεωγραφικό μήκος 23.71 μοιρών άρα η πραγματική διαφορά ώρας από τη UTC είναι:
23.71/15 = 1,581 =1 ώρα και 34.86 λεπτά (0.581x60) και όχι 2 ώρες (διαφορά περίπου 25 λεπτά)
συμπέρασμα: το πραγματικό μεσημέρι στην Αθήνα είναι 12:25 χειμερινή ή 13:25 θερινή ώρα
Στον χάρτη φαίνονται οι ζώνες για το 'πραγματικό μεσημέρι' με ακρίβεια +/-5 λεπτά σε χειμερινή ώρα:
Το εαρινό ηλιοστάσιο είναι ήδη πολύ κοντά (22 Ιουνίου). Ο ήλιος βρίσκεται κοντά στο υψηλότερο σημείο του στον ουρανό το πραγματικό μεσημέρι, δηλαδή την ώρα 13:25 στην Αθήνα ο ήλιος βρίσκεται σε 75 μοίρες ανύψωση από το νότιο ορίζοντα. Καλή ευκαιρία για μετρήσεις 'μέγιστης απόδοσης' (μικρότερη απόσταση ηλιακών ακτίνων στην ατμόσφαιρα, καλή ηλιοφάνεια και διάχυση φωτός).
Πως μεταβάλλεται η απόδοση του φωτοβολταϊκού
λόγω λανθασμένης κατεύθυνσης προς τον ήλιο;
Σε συνέχεια της αρχικής καταχώρησης αυτού του θέματος (τελευταίο σχέδιο πρακτικής εφαρμογής), πήρα το μικρό πολυκρυσταλλικό φωτοβολταϊκό (επιφάνεια 56x93mm, περίπου 400mW), τοποθέτησα ωμικό φορτίο 31Ω (2x αντιστάσεις 62Ω παράλληλα) και μέτρησα την αποδιδόμενη ισχύ σε ωμικό φορτίο (V^2/R) για διάφορες γωνίες πρόσπτωσης των ηλιακών ακτίνων.
Το φωτοβολταϊκό τοποθετήθηκε με ανύψωση 15 μοίρες από το βόρειο ορίζοντα έτσι ώστε να βλέπει κάθετα τον ήλιο που βρίσκεται σε ανύψωση 75 μοίρες από το νότιο ορίζοντα (βλέπε τελευταίο σχέδιο στο 1o post). Η κάθετη θέση με τις ακτίνες του ήλιου είναι η γωνία 0 μοίρες. Για την δοκιμή κλίσης, γυρίζω το φωτοβολταϊκό προς την ανατολή με αποτέλεσμα την λανθασμένη γωνία -ΧΧ από την απόλυτα κάθετη στις ηλιακές ακτίνες.
Κώδικας:
ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΑΠΟΔΙΔΟΜΕΝΗΣ ΤΑΣΗΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ
ΣΕ ΩΜΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ 31Ω ΜΕ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΚΛΙΣΕΙΣ
ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ-ΩΡΑ ΓΩΝΙΑ ΤΑΣΗ ΙΣΧΥΣ ΑΠΟΔΟΣΗ
15/6/10 13:35 0 3.55V 406mW 100%
-15 3.52V 400mW 98%
-30 3.44V 382mW 94%
-45 3.27V 345mW 85%
με καθρέπτη 0 3.92V 496mW 122%
Στο τέλος τοποθέτησα το φωτοβολταϊκό κάθετα στις ακτίνες του ήλιου και με βοήθεια καθρέπτη έστρεψα επιπλέον ακτίνες επάνω του, αυξάνοντας την συνολική επιφάνεια πρόσπτωσης.
Αποτέλεσμα: απόδοση 122%
Σημειώστε ότι οι παραπάνω μετρήσεις είναι σε σχεδόν μέγιστη (για την μολυσμένη Αθήνα) ηλιοφάνεια. Για τυχόν συμπεράσματα χρειάζονται επιπλέον μετρήσεις σε άλλες συνθήκες (ημέρες, ώρες, καιρός). Επίσης η πιθανή άνοδος θερμοκρασίας π.χ. λόγω χρήσης καθρέπτη το καλοκαίρι μπορεί να μειώσει την πραγματική απόδοση.
Προσπάθησα να εξηγήσω τις παραπάνω μετρήσεις με δεδομένα ότι:
α. το φωτοβολταϊκό αποδίδει ένα ποσοστό ισχύος λόγω διάχυσης της ηλιακής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα (έχουμε παραγόμενη ισχύ ακόμη και σε συννεφιά)
β. η απόδοση μεταβάλλεται σε σχέση με το συνημίτονο της γωνίας απόκλισης από το απόλυτα κάθετο στην πρόσπτωση των ηλιακών ακτίνων
Συγκρίνοντας τις μετρήσεις με διάφορα ποσοστά ισχύος που προέρχονται από διάχυση ή κάθετης ακτινοβολίας (με μειωμένη ισχύ λόγω 'λάθους γωνίας πρόσπτωσης'), συμπέρανα ότι το 40% της ισχύος ήρθε από τη διάχυση και το 60% από την απευθείας ακτινοβολία (χρειάζεται επαλήθευση με περισσότερες μετρήσεις).
Κώδικας:
Συσχέτιση μετρήσεων με συνημίτονο γωνίας πρόσπτωσης ηλιακών ακτίνων
ΓΩΝΙΑ ΤΑΣΗ ΙΣΧΥΣ ΑΠΟΔΟΣΗ συν(φ) Θ.Α.συν(φ)
0 3.55V 406mW 100% 1.000 406mW
-15 3.52V 400mW 98% 0.966 392mW
-30 3.44V 382mW 94% 0.866 352mW
-45 3.27V 345mW 85% 0.707 287mW
Θ.Α.συν(φ) = θεωρητική απόδοση λόγω λανθασμένης γωνίας
Για να προσεγγίσω την 'πειραματική απόδειξη' των παραπάνω μετρήσεων, τοποθέτησα το φωτοβολταϊκό σε κάθετη θέση με τις ηλιακές ακτίνες στις 11:20 και 13:25 μετρώντας τη μέγιστη ισχύ. Μετά τοποθέτησα αρκετά ψηλά (περίπου 2m) μια παραλληλόγραμμη πλακέτα για σκιά μόνο στο φωτοβολταϊκό. Αφαίρεσα έτσι την απευθείας ακτινοβολία και την διαθλώμενη από την ίδια κατεύθυνση. Το αποτέλεσμα ήταν απόδοση 15-19%.
Κώδικας:
ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ-ΩΡΑ ΓΩΝΙΑ ΤΑΣΗ ΙΣΧΥΣ ΑΠΟΔΟΣΗ
16/6/10 11:20 0 3.50V 395mW 100%
με σκίαση 0 1.50V 73mW 19%
16/6/10 13:25 0 3.60V 418mW 100%
με σκίαση 0 1.38V 61mW 15%
Φιλικά και με κάθε επιφύλαξη για λάθη,
Γιώργος