Анотація до роботи:

Мохамед Саїд Мохамед Аль-Гухі. Оцінка геліоенергетичних ресурсів Аравійського півострова. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук. - Спеціальність 11.00.09 - метеорологія, кліматологія, агрометеорологія. – Одеський державний екологічний університет, Одеса, 2005.

В дисертації на підставі наявної і розробленої методики непрямого розрахунку була виконана оцінка геліоресурсів Аравійського півострова: сумарної радіації і тривалості сонячного сяйва.

Розрахунок сумарної радіації був виконаний по методу, розробленому в ГГО, в якому враховується бал загальної хмарності, найбільш доступної для Аравійського півострова метеорологічної характеристики. Порівняння розрахункових по цьому методу величин сумарної радіації і наявних фактичних даних показало доцільність його використання в умовах даної території.

При розрахунку тривалості сонячного сяйва використовувався статистичний зв'язок її характеристик з хмарністю. Отримані на її підставі розрахунки були апробовані і дали позитивні результати.

Розраховані величини сумарної радіації і тривалості сонячного сяйва дозволили розрахувати продуктивність і потужність геліоустановок, а також регіони і періоди року, коли їх використання в умовах Аравійського півострова буде найбільш ефективно.

Ключові слова: геліоресурси, хмарність, сумарна радіація, тривалість сонячного сяйва, геліоустановки.

В дисертації розв'язувалася задача відновлення полів сумарної радіації і тривалості сонячного сяйва на території Аравійського півострова шляхом розробки методів їх непрямого розрахунку.

Виконані оцінки просторового розподілу характеристик радіаційного режиму дозволили визначити типи геліоустановок, які найбільш доцільно використовувати в умовах півострова.

В результаті проведеного дослідження були отримані наступні основні висновки:

1. Основними метеорологічними величинами, які визначають можливість використовування геліоустановок, є хмарність і тривалість сонячного сяйва. На їх величину і просторово-часовий розподіл, крім астрономічних і орографічних чинників, великий вплив надають циркуляційні умови, які на Аравійському півострові обумовлені основними центрами дії атмосфери: в зимовий час - східною периферією Азіатського і відрогом Азорського антициклонів, в літній – Іранською депресією. При цьому південна частина півострова знаходиться під впливом мусонної циркуляції, хоча мусонний комплекс погоди тут не виявляється. Тому умови хмарності при середніх місячних її значеннях на всій території до 3 балів (за винятком високогірних районів) можна вважати цілком сприятливими для розвитку геліоенергетики на півострові.

2. Обмежена кількість фактичних даних по сумарній радіації викликає необхідність використовування методу непрямого її розрахунку. Зі всіх методів, запропонованих різними дослідниками, був вибраний метод, розроблений в ГГО, який в умовах Аравійського півострова є найдоступнішим, оскільки вимагає використовування даних тільки про хмарність. Середній місячний бал загальної хмарності для координат в межах півострова визначено у вузлах широтно-довготної сітки 55.

3. На підставі середнього бала хмарності був проведений розрахунок сумарної радіації у вузлах цієї сітки. Обчислені відносні різниці між розрахованими значеннями сумарної радіації і її фактичними величинами по станціях, що мають ці дані і координати яких близькі до координат вузлів сітки, показали що вибраний метод розрахунку може бути використаний для відновлення поля сумарної радіації на території Аравійського півострова. Надалі отримані дані враховуватимуться при рішенні питання про вибір системи геліоустановок і оптимальне їх розміщення на території півострова.

4. Статистична обробка добових величин сумарної радіації по станціях, що представляють різні фізико-географічні умови Аравійського півострова, дозволила виявити особливості їх статистичного розподілу. Ряди значень добових величин сумарної радіації, в основному, мають велику позитивну асиметрію і великий позитивний ексцес; тобто модальне значення більше середнього і значна частина величин ряду концентруються біля моди.

5. На підставі апроксимації емпіричних рядів добових величин сумарної радіації теоретичними розподілами була розрахована ймовірність їх можливих значень. Ряди, в основному, були апроксимовані III типом кривих Пірсона, в окремі місяці - I типом і нормальним розподілом. Для тих рядів, по яких апроксимація не дала позитивних результатів, побудова кривих інтегрального розподілу проведена з використанням емпіричної формули, запропонованої Г.А. Алексєєвим. Правомірність використання цього методу була перевірена порівнянням його результатів з результатами апроксимації.

6. Інформація про характеристики сонячного сяйва (тривалість, відношення тривалості, що спостерігалася, до можливої) отримана в результаті розробки непрямого методу їх розрахунку. Для цього був використаний статистичний зв'язок цих характеристик з хмарністю - метеорологічною величиною, по якій є достатня просторова інформація на території Аравійського півострова.

7. На півострові є тільки одна станція (Елькувейт) з фактичними даними про режим сонячного сяйва, тому для встановлення цієї залежності були використані дані 31 станцій Туркменії, Узбекистану і Казахстану, природні умови яких і досліджуваної території відносно близькі. Перевірка на незалежному матеріалі рівнянь регресії, для чого були використан фактичні дані 10 станцій Африки і Азії, показала, що кращі результати дали зв'язки хмарності не безпосередньо з тривалістю сонячного сяйва, а з відношенням тривалості, що спостерігалася, до можливої. Отримані по рівняннях регресії значення відношень і дані про тривалість дня дали можливість розрахувати тривалість сонячного сяйва для 20 станцій Аравійського півострова і оцінити її просторово - часовий розподіл.

8. Розрахункові поля сумарної радіації і тривалості сонячного сяйва на території Аравійського півострова дозволили провести розрахунки продуктивності і потужності різних систем геліоустановок. На підставі місячних даних про тривалість сонячного сяйва була розрахована продуктивність геліоустановки паровий котел ГУ-10 та сонячної теплової станції. Результати розрахунків підтвердили перспективність ефективного використання цих геліоустановок у всіх районах Аравійського півострова.

9. На підставі місячних даних приходу сумарної сонячної радіації були розраховані середні місячні теплові потужності для плоских і параболоциліндричних геліоколекторів, а також колекторів на базі фоклинов. Аналіз результатів розрахунків показав:

– плоскі геліоколектори доцільно використовувати на протязі всього року у всіх районах Аравійського півострова там, де непотрібна велика потужність;

– параболоциліндричні геліоколектори доцільно використовувати у всіх районах Аравійського півострова в період з квітня по жовтень, а в решту місяців експлуатація цих геліосистем перспективна в північних і південно-західних районах півострова;

– геліоколектори на базі фоклинів є найперспективнішими серед усіх концентруючих систем при використанні їх на Аравійському півострові. Їх можна ефективно використовувати на протязі всього року у всіх районах Аравійського півострова, але найбільшу продуктивність вони мають влітку в північних районах півострова, а в зимовий період - в південно-західних.

10. Результати розрахунку теплотехнічних показників основних типів геліоенергетичних систем доводять перспективність використання сонячної енергії на території Аравійського півострова як економічне, ефективне та альтернативне джерело енергії.

11. Розроблена і апробована методика відновлення характеристик радіаційного режиму може бути надалі застосована до більш детальних розрахунків їх для окремих регіонів півострова і, зокрема, для Йемену.

Публікації автора:

1. Мохамед Саид Аль-Гухи. Радиационные факторы климата Аравийского полуострова // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. -2002. - Вып. 46. - С. 106 - 113.

2. Мохамед Саид Аль-Гухи. Оценка ресурсов солнечной радиации Аравийского полуострова // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. -2003. - Вып. 47. - С.70 - 82.

3. Мохамед Саид Аль-Гухи. Временная оценка суммарной солнечной радиации на территории Аравийского полуострова // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. -2004. - Вып. 48. - С. 126 - 132.

4. Мохамед Саид Аль-Гухи. Методика расчета продолжительности солнечного сияния на территории Аравийского полуострова // Труды Одесского полите хнического университета. -2004. Вып. 1(21). – С. 67 - 70.

5. Мохамед Саид Аль-Гухи. Восстановление суммарной солнечной радиации по дан ным об облачности на Аравийском полуострове // Тези доповіді III наукової конференції молодих вчених. Одеса, ОДЕКУ -2003. – С. 91 - 93.

Анотації

Мохамед Саїд Мохамед Аль-Гухі. Оцінка геліоенергетичних ресурсів Аравійського півострова. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук. - Спеціальність 11.00.09 - метеорологія, кліматологія, агрометеорологія. – Одеський державний екологічний університет, Одеса, 2005.

В дисертації на підставі наявної і розробленої методики непрямого розрахунку була виконана оцінка геліоресурсів Аравійського півострова: сумарної радіації і тривалості сонячного сяйва.

Розрахунок сумарної радіації був виконаний по методу, розробленому в ГГО, в якому враховується бал загальної хмарності, найбільш доступної для Аравійського півострова метеорологічної характеристики. Порівняння розрахункових по цьому методу величин сумарної радіації і наявних фактичних даних показало доцільність його використання в умовах даної території.

При розрахунку тривалості сонячного сяйва використовувався статистичний зв'язок її характеристик з хмарністю. Отримані на її підставі розрахунки були апробовані і дали позитивні результати.

Розраховані величини сумарної радіації і тривалості сонячного сяйва дозволили розрахувати продуктивність і потужність геліоустановок, а також регіони і періоди року, коли їх використання в умовах Аравійського півострова буде найбільш ефективно.

Ключові слова: геліоресурси, хмарність, сумарна радіація, тривалість сонячного сяйва, геліоустановки.

Мохамед Саид Мохамед Аль-Гухи. Оценка гелиоэнергетических ресурсов на Аравийском полуострове. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук. - Специальность 11.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология. – Одесский государственный экологический университет, Одесса, 2005.

В диссертации на основании имеющейся и разработанной методики косвенного расчета выполнена оценка гелиоресурсов Аравийского полуострова: суммарной радиации и продолжительности солнечного сияния.

Для расчета суммарной радиации использован метод, разработанный в ГГО, в котором учитывается балл общей облачности (метеорологической характеристики, наиболее доступной в условиях Аравийского полуострова). Расчет выполнен в узлах широтно-долготной сетки 55.

Результаты расчета и их проверка показала, что полученные характеристики месячных величин суммарной радиации целесообразно использовать для восстановления её полей на территории Аравийского полуострова. По выполненным расчетам за каждый месяц построены карты распределения этой характеристики радиационного режима.

Для статистической оценки суточных величин суммарной радиации по 7 станциям Аравийского полуострова были рассчитаны её основные статистические показатели: среднее значение, среднее квадратическое отклонение, асимметрия, эксцесс, коэффициент вариации. Установлены законы распределения суточных величин суммарной радиации, и на их основе рассчитаны вероятностные характеристики.

В основу методики косвенного расчета продолжительности солнечного сияния положено выявление статистических связей между нею и средним за месяц баллом общей облачности, от которой зависит солнечное сияние и по которой имеется наиболее полная информация на рассматриваемой территории. В связи с тем, что фактические данные по характеристикам солнечного сияния на Аравийском полуострове отсутствуют, для расчета уравнений регрессии были использованы данные 31 станции Туркмении, Узбекистана и Казахстана, природные условия которых близки к рассматриваемой территории. Уравнения регрессии были проверены на независимом материале 10 станций Африки и Азии, расположенных примерно на широтах Аравийского полуострова. Относительная разность между рассчитанной и фактической (по отношению к фактической) в среднем по всем 10 станциям составила 6,5%. Такое сравнительно небольшое расхождение дало возможность использовать эти уравнения для расчета продолжительности солнечного сияния на рассматриваемой территории, используя фактические данные по облачности, что было выполнено для 20 станций. В годовом ходе и пространственном распределении суммарной радиации и продолжительности солнечного сияния отмечаются сходные закономерности.

Суммарная радиация и продолжительность солнечного сияния легли в основу расчета производительности и мощности гелиоустановок.

По данным о продолжительности солнечного сияния по 18 станциям рассчитана производительность гелиоустановок ГУ-10 и солнечной тепловой станции. По выполненным расчетам для этих гелиоустановок составлены карты выработки энергии за летний (май-август) и зимний (ноябрь-февраль) периоды и в целом за год.

При сравнении результатов их производительности можно отметить, что эксплуатация парового котла в течение всего года будет более эффективной, чем солнечной тепловой станции. С учетом суммарной радиации выполнены расчеты тепловой мощности для плоского и концентрирующего (фоклинных и параболоцилиндрических) гелиоколлекторов. На их основании также составлены карты тепловой мощности этих гелиоколлекторов за летний и зимний периоды.

Для сравнения теплотехнической эффективности солнечных энергосистем рассчитана производительность солнечных энергоустановок, коэффициент использования установленной производительности данных энергосистем и коэффициент использования установленной мощности. Фактическая производительность парового котла ГУ-10 и солнечной тепловой станции лежит в пределах 6988%.Такая станция, построенная в данном регионе, может эффективно работать на протяжении всего года. Коэффициент использования установленной мощности плоских гелиоколлекторов находится в пределах 4986%, фоклинных 4796% и параболоцилиндрических 4596%.

Гелиоколлекторы на базе фоклинов являются наиболее перспективными среди всех концентрирующих систем, такие гелиоколлекторы не требуют систем слежения за Солнцем, а также удобны и просты в эксплуатации, что делает их наиболее перспективными для использования на Аравийском полуострове.

Результаты расчета теплотехнических показателей основных типов гелиоэнергетических систем доказывают перспективность использования солнечной энергии на территории Аравийского полуострова, как экономически эффективного и экологически чистого альтернативного источника энергии.

Разработанная и апробированная методика восстановления характеристик радиационного режима может в дальнейшем быть применима к более детальным расчетам их для отдельных регионов полуострова и, в частности, для Йемена.

Ключевые слова: гелиоресурсы, облачность, суммарная радиация, продолжительность солнечного сияния, гелиоустановки.