B o N E ş E N E R J i B i Ahmet Duran ŞAHİN İTÜ Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi Lisans, yüksek lisans ve doktora eğilimlerini iTÜ, Uçak ve Uzay Bilimleri Ftıkiilıesi Meıeoroloji Miiheııdis/iği Böliiınü'ııde yapan Ahıneı Duran Şahin'in uzmanlık alanları; güneş ve riizgar enerji/eridiı: Dokıora sonrası gilliği Kanada'nın Onıario Uııiversiıy lıısıuııııe of Teclınology'de ekserji konusunda çalışmalarda bıılııııaıı Şahin 'iıı; rüzgaı; giiııeş enerjileri ve ekseıji konularında bir çok ulusal ve uluslararası yayım bıılıınıııakıadıı: OZET Güneş eneıjisi ve atmosfer bilimleri ile ilgili çalışmalarda güneş ışıııımı ve güneşlenme süresi hesaplamaları farklı problemler için büyük önem taşımaktadıı: Literatürdeki klasik yöntemlerde güneş ışınımı, güneşlenme süresine bağlı olarak Angström denklemi modelleri ile hesaplanmaktadıı: Bu modellerin çoğunluğu doğrusal ve bazıları da doğrusal olmayan ilişkilidiı: Bu çalışmada atmosfer dışı değişkenler {gün uzunluğu ve atmosfer dışına gelen güneş ışınımı) oranı ve yer değişkenleri {ölçülen güneşlenme süresi ve güneş ışıııımı) oraııı hesaba katılmıştıı: Bu yeni bir yaklaşım olup herhangi bir sınırlayıcı/ığı bulunnıamaktadıı: Bu bildiride asıl amacı güneş ışınımı ve co güneşlenme süresi hesaplamaları C> ı;: için sadeceyeni değil ayııı zamanda D E ·;; C:ı! co B ~ >, .. V rn A B ·;;; ı l pratik bir yöntem önerilmiştir. Önerilen yöntem Türkiye'deki üç istasyona uygulanmıştır. Uygulama sonucunda önerilen yöntemim Angström denkleminden daha iyi ve anlamlı sonuçlar verdiği ortaya çıkmıştır. Anahtar kelimeler: Angström denklemi, güneş, güneş ışınımı, gün ... ': uzunluğu. ________ _ _ __, ·;;; ~ 106 -.. Güneş lşınımı Modellemesinde Yeni Bir Yöntem 1. Giriş Güneş ışınımı ve güneşlenme süresi verileri, atmosferik durum ve meteorolojik olaylara bağlı olarak değişim gösterirler. Güneş enerjisinin temelini oluşturan bu değişkenlerin hesaplanması büyük önem taşımaktadır. Dünya atmosferinin dışına gelen güneş ışınımı HE ve gün uzunluğu SE, ortalama dünya-güneş mesafesi, enlem, zenith ve deklinasyon açılarına bağlı olarak farklı bölge ve zamanlar için matematiksel ifadeler ile hesaplanmaktadır. Bu matematiksel ifadelere güneş enerjisi ile ilgili birçok kitapta kolaylıkla rastlanabilir [1, 2]. Atmosfer dışındaki bu değişkenler, rastgele değişim göstermezler. Rastgeleliği bölgenin meteorolojik karakterleri bu değişkenlere katmaktadır. Meteorolojik değişkenlere bağlı yerde ölçülen güneş ışınımı, Hr ve güneşlenme süresi, S7 verileri, alansal ve zamansal olarak farklılık gösterirler. Meteorolojik karakterlerden dolayı yerde ölçülen değerler, atmosferin etkilerinden dolayı sürekli olarak azalmaya uğrayacaklardır. Yerde ölçülen değerleri atmosfer dışındaki hesaplanan değerler ile oranladığımızda, H7 / HE ve S7 / SE verileri atmosferin gerçek etkilerini gösterecektir. Bu oranlar aynı zamanda sıfır ile bir arasında olacaktır. Gece şartları hariç hiç bir zaman sıfır durumu H 7 / HE oranında gerçekleşmeyecektir. Aynı zamanda atmosfer olduğu sürece de 1.0 olmayacaktır. Pratikte H/ HE oranı gökyüzünün tam açık şartlarında 0.9'a yaklaşabilmektedir. Ayrıca mantıksal bakıldığında bu değerlerin birbirleriyle doğrudan orantılı oldukları görülmektedir. Pratikte gü; neşlenme süresi S7 değerlerini ölçmek, güneş ışınımı H 7 değerlerini ölçmekten daha pratik ve ekonomiktir. Güneş ışınımı ve güneşlenme süreleri arasındaki ilk sistematik yaklaşım Angström [3] tarafından gerçekleştirilmiştir. Angström tarafından önerilen formül, mühendislik hesaplamalarında günlük, aylık ve yıllık S 1 ve H1 değerlerini hesaplamak için uzun yıllar kullanılmıştır. Toplam güneş ışınımı H1'yi, güneşlenme süresi S1 timeline dayalı olarak hesaplayan bu basit modele göre; değişkenler arasındaki ilişki doğrusal olup aşağıdaki gibi formülüze edilmiştir: (1) Bu denklemde a, kapalı hava koşullarında yayılı (diffüz) ışınıma karşılık gelmektedir [4]. Daha önce de açıklandığı gibi H7 ve S7 meteorolojik değişkenleri rastgele değişim gösterirlerken, HE ve SE belirli değerlere sahiptirler. Angström modelinin parametreleri olan a ve b değerlerinin aynı zamanda zamana ve mekana bağlı olarak değişim göstermeleri gerekmektedir. Literatürdeki çoğu çalışmada a ve b değerleri zamanla değişmeyen birer sabit olarak düşünülmüşlerdir. Fakat Şahin ve Şen [5], yeni dinamik bir yöntem önerisinde bulunarak a ve b'nin alan ve zamana bağlı olarak değişeceğini göstermişlerdir. Bu katsayılar ölçülen mevcut güneş ışınımı ve güneşlenme süresi verilerinin regresyon analizinde kullanılmasıyla elde edilmektedirler. Buna rağmen birçok araştırmada yapılan kabuller detaylı bir şekilde anlatılmış ve eleştirilmiştir [5-9]. Angström denkleminin tarihsel değişimi , Martinez-Lozano ve diğerleri (1 O] tarafından detaylı anlatılmıştır. Bunlara ilave olarak Ôgelman ve diğerleri [11], bu denkleme polynomial bir yaklaşım getirerek standart sapmayı da hesaba katmışlardır. Bütün bu çalışmalar en küçük karelere dayanmaktadır ve ortalamalarda çalışmaktadır. Bu çalışmada asıl amaç; herhangi bir kabul veya sınırlamaya dayanmayan
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=