s besplatnih meteoroloških servisa - bib.irb.hr · pdf fileprikupljeni su...

32
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA ZAVRŠNI RAD br. 2547 DOHVAĆANJE VREMENSKE PROGNOZE S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA Ivona Sičaja Zagreb, lipanj 2012.

Upload: donguyet

Post on 05-Feb-2018

229 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

ZAVRŠNI RAD br. 2547

DOHVAĆANJE VREMENSKE PROGNOZE S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH

SERVISA

Ivona Sičaja

Zagreb, lipanj 2012.

Page 2: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

Zahvaljujem se meteo-info.hr na ustupanju podataka o vremenskoj prognozi za područje grada Zagreba

Page 3: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

1

Sadržaj Uvod ...................................................................................................................................... 2

1. Sunčeva svjetlost ........................................................................................................... 3

1.1. Sunčevo zračenje .................................................................................................... 3

1.2. Instrumenti za mjerenje zračenja ............................................................................ 4

1.2.1. Heliograf .......................................................................................................... 5

1.2.2. Pirheliometar ................................................................................................... 5

1.2.3. Piranometar ...................................................................................................... 6

1.2.4. Pirgeometar ...................................................................................................... 6

1.3. Fotonaponske ćelije ................................................................................................ 7

1.4. Značaj Sunčeve energije u Republici Hrvatskoj ................................................... 11

2. Vremenska prognoza ................................................................................................... 13

2.1. Meteorološke postaje ............................................................................................ 15

2.2. Meteorologija kroz povijest .................................................................................. 18

3. Prikupljanje podataka u svrhu povećanja učinkovitosti .............................................. 20

3.1. Povećanje učinkovitosti panela ............................................................................. 20

3.2. Općenito o prikupljenim podacima ....................................................................... 21

3.3. Uspoređivanje prikupljenih podataka ................................................................... 23

3.4. Način prikupljanja podataka ................................................................................. 24

Zaključak ............................................................................................................................. 27

Literatura ............................................................................................................................. 28

Sažetak ................................................................................................................................. 29

Abstract ................................................................................................................................ 30

Page 4: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

2

Uvod

Rastom broja stanovnika na Zemlji javlja se potreba za povećanjem proizvodnje električne

energije. Kako bismo zadovoljili svjetske energetske potrebe svakodnevno se istražuju

novi izvori energije. Većina svjetske energetske potrebe pokrivena je neobnovljivim

izvorima energije, većinom fosilnim gorivima – ugljenom, naftom i prirodnim plinom.

Međutim, izgaranjem fosilnih goriva oslobađaju se otrovni i štetni plinovi (ugljični

monoksid, ugljični dioksid, sumporni dioksid) koji negativno utječu na okoliš.

Stoga ne čudi što svakodnevno raste značaj obnovljivih izvora energije. Tome svjedoči i

postotak proizvedene električne energije iz obnovljivih izvora koji se iz godine u godinu

povećava. Obnovljive izvore energije definiramo kao izvore energije koji se dobivaju iz

prirode te se mogu obnavljati. Za njih kažemo da ne štete okolišu jer njihov rad ne

uzrokuje stakleničke plinove. Politika Europske Unije je do 2020. smanjiti emisije CO2 za

20% te povećati uporabu obnovljivih izvora energije na 20%. U obnovljive izvore energije

ubrajamo energiju vjetra, sunca, biomase. Glavni problem za instalaciju novih tehnologija

je visoka početna cijena koja se odražava na veću cijenu dobivene električne energije u

odnosu na energiju dobivenu iz neobnovljivih izvora.

U ovom radu usmjerit ćemo se na energiju Sunca, naše najbliže zvijezde koja je

neposredno ili posredno izvor gotovo sve raspoložive energije na Zemlji. Cilj je godišnju

dozračenu energiju, koja je 15 000 puta veća je od ukupnih svjetskih potreba, što bolje

iskoristiti. U sklopu Laboratorija za obnovljive izvore energije na Fakultetu elektrotehnike

i računarstva pokrenut je projekt izgradnje fotonaponskih panela na krovu C zgrade

fakulteta. Prikupljanjem meteoroloških podataka kao što su temperatura zraka, brzina

vjetra, tlak zraka, totalna i neprozirna naoblaka, debljina stupca vodene pare, moći ćemo

pretpostaviti količinu proizvedene energije te iskoristivost samih panela. U ovom radu

objašnjeni su osnovni pojmovi vezani za fotonaponske sustave, meteorološka mjerenja te

njihova međusobna povezanost. Prikupljeni su meteorološki podaci s web stranice

http://www.meteo-info.hr/klijenti/fer/zagreb.xml, prebačeni u nama koristan oblik te je

proučen njihov utjecaj na proizvodnju električne energije.

Page 5: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

3

1. Sunčeva svjetlost

Sunce je zvijezda oblika gotovo savršene kugle u središtu Sunčevog sustava. Najbliža je

zvijezda našem planetu te izvor većine raspoložive energije. Sunce je nastalo prije 4,57

milijardi godina, a životni vijek koji mu se predviđa još je 5 milijardi godina, dok se ne

potroši sav vodik. Kemijski sastav Sunca čine vodik (75%), helij (24.58%), kisik (0.77%),

ugljik (0.29%), željezo (0.16%) itd. Prema spektralnoj masi, Sunce spada u G2V klasu [1].

G2 označava površinsku temperaturu koja iznosi 5505 °C, dok oznaka V uvrštava Sunce u

glavni niz zvijezda koje stvaraju energiju nuklearnom fuzijom, pretvarajući vodik u helij.

Spajanjem vodikovih atoma nastaje helij uz oslobođenje velike količine energije.

1.1. Sunčevo zračenje

Sunčeva energija je zračenje svjetlosti i topline sa Sunca, koristi se od davne prošlosti, a uz

današnji razvoj tehnologije, naprednija je i sve popularnija njena uporaba. Zajedno s

energijom vjetra i energijom valova, hidroenergijom i biomasom, sunčeva energija čini

većinu raspoložive obnovljive energije na Zemlji.

Sunčeva svjetlost ili solarno zračenje cjelokupni je spektar elektromagnetskog zračenja

koje dolazi sa Sunca. Najviša je na gornjoj granici atmosfere, a prema tlu se prigušuje i

filtrira. Put sunčeve svjetlosti od Sunca do Zemlje traje oko 8 minuta, a može se snimati

Campbell-Stokesovim heliografom, piranometrom i pirheliometrom [2].

Energija poslana sa Sunca prolazi prostorom dok se ne sudari s planetom ili nekim drugim

nebeskim tijelom. Intenzitet Sučeva zračenja obrnuto je proporcionalan kvadratu

udaljenosti d, Sunca i pogođenog objekta. Ovaj zakon nazivamo inverzni kvadratni zakon:

I ~ 1

d2.

Uvrštavajući srednju udaljenost između Zemlje i Sunca (d = 149.6*106 km) računamo da

intenzitet zračenja u vanjskom sloju atmosfere Zemlje iznosi 1367 Wm-2. Prolaskom kroz

atmosferu Sunčevo zračenje slabi, dio se reflektira u svemir, a dio se raspršuje u svim

Page 6: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

4

smjerovima tako da ozračenost na zemlji iznosi oko 1000 Wm-2. Cjelokupni raspon

zračenja koji nastaje u svemiru nazivamo elektromagnetskim spektrom.

Ukupna količina Sunčevog zračenja na horizontalnu površinu naziva se ukupno ili

globalno zračenje, a sastoji se od direktnog, difuznog i odbijenog Sunčevog zračenja.

Direktno Sunčevo zračenje definiramo kao zračenje koje izravno dolazi do Zemljine

površine bez prethodnog raspršivanja u atmosferi [3]. Dolazi u paralelnim zrakama izravno

iz smjera Sunca, kratkotrajnog je karaktera, a za vrijeme sunčanog dana manifestira se kao

žućkasti svjetlosni snop, te ne utječe na povišenje temperature zraka. Na njega uvelike

utječe količina vodene pare i koncentracija čestica u atmosferi te kut upada zraka. Sunčevo

zračenje ima svoj dnevni hod, a maksimalnu vrijednost dosegne oko podneva kada je

Sunce u zenitu. Tijekom godine, najveću vrijednost postiže tijekom ljetnog solsticija pri

vedrom vremenu zbog odsustva vodene pare u zraku. Iznad ekvatorijalnih područja i iznad

oceana, efekt direktnog Sunčevog zračenja značajno je smanjen zbog velike koncentracije

vodene pare.

Rasijavanjem Sunčevog zračenja na atomima i molekulama plinova i čestica nečistoća u

atmosferi nastaje difuzno zračenje. Čestica pogođena sunčevom zrakom pobuđena je na

titranje i zračenje, te sama postaje izvor elektromagnetskog zračenja. Primljenu energiju

čestica zatim predaje nejednoliko u svim pravcima, dio se odbije u svemir, a dio se

raspršuje na Zemlji. Stoga je difuzno zračenje veće pri oblačnom vremenu te povećanjem

vodene pare i nečistoća u atmosferi. Paneli će raditi i na difuzno svijetlo, ali s manje

izlazne snage.

1.2. Instrumenti za mjerenje zračenja

Poznavanje karakteristika Sunčeva zračenja na promatranom mjestu bitno je za praktične

primjene Sunčeve energije, praćenje efikasnosti instaliranih sustava i pretpostavke izlaznih

rezultata. Prikupljeni podaci ovise o zemljopisnom položaju mjesta, trenutku promatranja i

lokalnim atmosferskim prilikama. Prognoziranje utjecaja atmosferskih prilika često

predstavlja problem stoga se za pouzdanu procjenu potencijala Sunčeve energije uzima

period od 10 ili više godina. Na temelju tih mjerenja razvijaju se algoritmi koji su

upotrebljivi na mjestima sličnih klimatskih uvjeta.

Page 7: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

5

Razlikujemo četiri instrumenta koja vrše različite vrste mjerenje Sunčeva zračenja:

1.2.1. Heliograf

Heliograf daje podatke o insolaciji, tj. trajanju sijanja Sunca. Najpoznatiji uređaj za

mjerenje trajanja sijanja Sunca je Campbell-Stokesov heliograf koji registrira zračenje koje

prelazi prag od 120 Wm-2. Njegov nedostatak je u tome što ne daje podatke o iznosu i

udjelu pojedine komponente Sunčeva zračenja.

1.2.2. Pirheliometar

Pirheliometar daje podatke o kratkovalnom izravnom zračenju [4]. Sastoji se od

termočlanaka na dnu uskog cilindra tako je vidni kut instrumenta oko 5°. Takvom

geometrijom se omogućava registracija samo onog zračenja koje dolazi iz uskog pojasa

oko Sunčevog diska. Prijemna površina pirheliometra u svakom je trenutku okomita na

Sunčeve zrake stoga instrument prati Sunce po nebu. U meteorološkoj praksi precizno

mjerenje izravne komponente Sunčeva zračenja još uvijek je rijetko pa se do nje dolazi

proračunom, kao razlika ukupnog i raspršenog zračenja.

Slika 1 Pirheliometar

Page 8: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

6

1.2.3. Piranometar

Piranometar daje podatke o kratkovalnom zračenju primljenom iz hemisfere, iz svih

smjerova neba [5]. Mogu imati termoelektrične, fotoelektrične ili bimetalne elemente kao

senzore. Prijamnik zračenja mora biti hermetički zatvoren ili imati sustav za odvodnju

kondenzirane vlage. Vlaga se najčešće uklanja pomoću silika gela kojeg je potrebno

redovito mijenjati. Sunčevo zračenje se apsorbira u središnjem crno obojenom disku, a

toplina se prenosi preko termičkog otpora do tijela piranometra koji služi za odvod topline.

Slika 2 Piranometar

1.2.4. Pirgeometar

Pirgeometar mjeri dugovalno zračenje. Kupola je napravljena tako da reflektira što je

moguće više kratkovalnog zračenja. Materijali koji se koriste propuštaju samo infracrveno

zračenje valnih duljina 4.5-100 µm. Disk za zasjenjivanje koristi se za smanjenje

kratkovalnog zračenja koje prođe kroz kupolu.

Page 9: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

7

1.3. Fotonaponske ćelije

Fotonaponska pretvorba odvija se u uređajima koje nazivamo fotonaponske ćelije.

Prvu ćeliju izradio je Charles Fritts 1883. prekrivši poluvodič selen tankim slojem zlata da

stvori spojnice, no efikasnost uređaja iznosila je tek 1% [6]. Skupina istraživača u Bell

Laboratories 1954. godine izradila je prvu modernu silicijevu solarnu ćeliju s

djelotvnornošću 6%. Proizvodna cijena prvih solarnih ćelija bila je preskupa za

komercjialnu primjenu pa su se koristile samo u svemirskim istraživanjima.

Proizvodnja električne energije fotonaponske ćelije najviše ovisi o upadnoj Sunčevoj

dozračenosti. Razvijeni su mnogobrojni modeli za proračun dozračenosti na nagnutu plohu

temeljeni na izračunatoj direktnoj i difuznoj komponenti. Uzmemo li u obzir da Sunce u

samo jednoj sekundi oslobodi više energije nego što je ljudska civilizacija iskoristila

tijekom svog razvoja, uviđamo važnost istraživanja energije Sunca i pretvorbe Sunčeve

energije.

Spajanjem i zatvaranjem solarnih ćelija dobivamo fotonaponske module. Paralelenim

spajanjem ćelija dobivamo veću struju, a serijskom veći napon. Fotonaponski moduli

Slika 3 Pirgeometar

Page 10: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

8

prema suncu imaju staklenu ploču koja propušta svijetlo te štiti poluvodič od ogrebotina i

vremenskih neprilika kao što su kiša, tuča, itd. Fotonaponski sustav spojen na mrežu

predaje elektricitet u električnu mrežu uporabom invertora. Kod samostalnih sustava,

energija koja trenutno nije potrebna pohranjuje se u baterije.

Materijali korišteni za izradu fotonaponski solarnih ćelija mogu biti u obliku

monokristala, polikristala ili amorfne tvari. Kada je čitav aktivni volumen ćelija sastavljen

od samo jednog kristala riječ je o monokristalu. Polikristalne ćelije nastaju pri formiranju

više kristala iz jednog, te naknadnim rezanjem pločica iz kristalnog bloka. Amorfne tvari

ne posjeduju pravilan raspored atoma kao kristali. Najčešće nastaju kada se rastaljeni

materijal brzo ohladi tako da se molekule ne stignu organizirati u termodinamički stabilnija

kristalna stanja.

Silicij je osnovni materijal za izradu solarnih ćelija s udjelom oko 98% [7] . Prevladava

tehnologija proizvodnje monokristalnog silicija kojeg karakterizira visoka cijena, ali i

učinkovitost. Najveći nedostatak kristalnog silicija je debljina aktivnog sloja uzrokovana

svojstvom poluvodiča s tzv. neizravnim zabranjenim područjem.

Na tržištu su dostupne silicijeve ćelije različitih boja i dimenzija. Uobičajene veličine su

prikazane na slici 4 su:

10 cm x 10 cm, 12.5 cm x 12.5 cm, 15 cm x 15 cm, te 21 cm x 21 cm.

Tehnologija tankog filma pripada novoj tehnologiji treće generacije solarnih ćelija.

Primjenjuju se poluvodiči s tzv. izravnim zabranjenim pojasom, debljine su im manje, a

time je smanjen i utrošak materijala što omogućuju nižu cijenu i veću količinu

proizvedenih ćelija. Međutim njihova efikasnost je manja od 10% što dovodi do udjela ove

tehnologije svega oko 6%.

Page 11: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

9

Slika 4 Kristalne ćelije različitih boja i dimenzija

Korisnost fotonaponske ćelije definiramo kao omjer električne snage koju daje

fotonaponska ćelija i snage Sunčeva zračenja:

𝜂𝜂 =𝑃𝑃𝑒𝑒𝑒𝑒𝑃𝑃𝑠𝑠𝑠𝑠𝑒𝑒

=𝑈𝑈 ∗ 𝐼𝐼𝐸𝐸 ∗ 𝐴𝐴

Pri čemu je:

Pel – izlazna električna energija

Psol – snaga zračenja

U – efektivna vrijednost izlaznog napona

I – efektivna vrijednost izlazne struje

E – specifična snaga zračenja

A - površina

Page 12: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

10

Korisnost fotonaponskih solarnih ćelija može biti od nekoliko postotaka do 40 posto.

Energija koja se ne pretvori u električnu najčešće se pretvara u toplinsku. Toplinska

energija zagrijava ćeliju i na taj način smanjuje korisnost fotonaponske ćelije.

Prekrivanjem prednje strane prozirnim proturefleksnim slojem smanjujemo refleksiju

sunčeve svjetlosti, a time povećavamo efikasnost ćelije.

Kod fotonaponskih solarnih instalacija najvažnija varijabla je izlazna snaga koja ovisi o :

• maksimalnoj snazi panela

• intenzitetu svjetlosti

• broj sati izloženosti suncu

• kut izlaganja suncu

Rad pri intenzivnom dnevnom svjetlu označava broj vata koje će panel proizvoditi u

optimalnim uvjetima, tj. u podne na direktnu sunčevu svjetlost po hladnom vremenu.

Teorijski maksimalna korisnost na 0°C iznosi 28%.

Uobičajeno je postavljati panele pod kutem radi veće učinkovitosti. Idealni kut nagiba

panela ovisi u geografskom položaju i dobu godine jer sunčeve zrake trebaju padati

okomito na panel. U Europi je optimalno krov s panelima okrenuti prema jugu pod kutem

između 40 i 60 stupnjeva.

Životni vijek ćelija je od 10 do 30 godina. Bitan čimbenik je i vrijeme povrata uložene

energije koje se definira kao vrijeme rada fotonaponske ćelije da proizvede toliko

električne energije koliko je bilo potrebno za njenu proizvodnju. To vrijeme iznosi od

jedne do nekoliko godina.

Kao veliku prednost panela često se navodi pozitivan utjecaj na okoliš. Rad

fotonaponskih ćelija ne opterećuje okoliš jer se pri samom radu ćelije ne proizvode

staklenički plinovi. Međutim problem je proizvodnja fotonaponskih ćelija te uporaba

toksičnih materijala kao što je kadmij. Negativna strana je također što ćelije zauzimaju

veliku površinu koje se zbog toga ne mogu obrađivati. Izrada velikih kapaciteta zahtjeva

mnogo materijala čija toksičnost predstavlja opasnost za okoliš.

Page 13: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

11

1.4. Značaj Sunčeve energije u Republici Hrvatskoj

Energetika 21. stoljeća temelji se na obnovljivim izvorima energije [8]. Činjenica da

Republika Hrvatska uvozi preko 50% primarne energije dovodi do zaključka o nužnosti

promjene energetske politike. Potencijal za korištenje obnovljivih izvora je velik, od

iznimne važnosti je i iskorištavanje sunčeve energije kako za fotonaponske panele tako i za

grijanje potrošne tople vode pomoću solarnih toplinskih sustava.

Hrvatska je preuzela obavezu do 2020. godine koristiti 20% energije iz obnovljivih izvora.

Dio te energije planira se proizvoditi iz Sunčeve energije. Godišnja insolacija na

horizontalnu plohu u Hrvatskoj iznosi 1200 – 1600 kWh/m2 ovisno o kojem dijelu zemlje

se radi. Na slici 5 prikazana je karta Hrvatske na kojoj je označeno ukupno godišnje

zračenje. Potencijal za gradnju solarnih panela postoji, no prisutni su mnogi problemi kako

kod ulaganja u same panele tako i ulaganja u lošu postojeću infrastrukturu prijenosne i

distribucijske mreže u Dalmaciji koja posjeduje najviše potencijala za razvoj solarnih

elektrana.

Iako Hrvatska ima povoljne uvjete za korištenje sunčeve energije, nalazi se pri dnu na listi

europskih zemalja po ugrađenom broju panela. Određenim zakonskim propisima naloženo

je da svi koji žele ugraditi fotonaponski sustav mogu dobiti status povlaštenog proizvođača

električne energije te na tako dobiti naknadu za isporučenu električnu energiju u javnu

elektroenergetsku mrežu.

Page 14: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

12

Slika 5 Globalno zračenje i potencijal solarne električne energije Republike Hrvatske

Page 15: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

13

2. Vremenska prognoza

Spomenuta je važnost Sunčeve energije i istraživanje njenih potencijala. Istraživanje

efikasnosti pretvorbe energije moguće je dugotrajnim promatranjem vremenskih prilika na

određenom području. Pri tome veliku ulogu igra vremenska prognoza.

Vremenska prognoza predviđa stanje atmosfere nad određenim mjestom u narednom

kraćem ili dužem vremenskom razdoblju. Klima je, za razliku od vremenske prognoze,

prosječno stanje atmosfere nad određenim mjestom u razdoblju od oko 30 godina,

uzimajući u obzir određena odstupanja. To stanje atmosfere skup je njenih fizičkih

obilježja: količine oborina, stanja tla, mora, temperature tla i zraka, relativne vlažnosti

zraka, brzine i smjera vjetra, vidljivosti, atmosferskog tlaka, rosišta i oblačnosti, smjera i

brzine kretanja oblaka, trajanju sijanja sunca, globalnog i difuznog zračenja, UV-B

zračenja, visine snijega i slično. Slika 6. prikazuje predviđenu najveću i najmanju

temperaturu zraka te smjer vjetra za narednih sedam dana dostupnu na Internetu [9].

Slika 6 Vremenska prognoza za sedam dana

Page 16: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

14

Službena mjerenja u Hrvatskoj vrši Državni hidrometeorološki zavod (DHMZ).

Meteorološka mjerenja obavljaju se na glavnim i klimatološkim postajama. Glavne

meteorološke postaje imaju nekoliko profesionalnih motritelja koji obavljaju motrenja i

registraciju svih meteoroloških elemenata tijekom 24 sata. Klimatološke postaje obavljaju

motrenja u 07:00, 14:00 i 21:00 prema srednjem lokalnom vremenu.

Ispunjeni dnevnici motrenja dostavljaju se poštom po završetku mjeseca u Državni

hidrometeorološki zavod, gdje se podaci unose u računalo, kontroliraju i arhiviraju.

Vremenska analiza i prognoza sadrže stručne komentare, tumačenja i grafičke prikaze. Za

posebne korisnike moguća su posebna mjerenja i upozorenja na meteorološke pojave kao

što su olujni vjetar, mraz, tuča, poledica.

Svjetske meteorološke stanice istovremeno svaka tri sata bilježe atmosferske prilike, a

sinoptičke vrijednosti koje dobiju šalju se u 13 glavnih meteoroloških središta Svjetske

meteorološke organizacije, gdje se pohranjuju u računala, a meteorolozi na temelju njih

rade vremenske prognoze. Mnoge od tih postaja vrše još 4 dopunska promatranja, u

intervalima od po 3 sata (03:00, 09:00, 15:00 i 21:00 h po svjetskom vremenu).

Prognoza vremena promatra se za različite vremenske periode, prema duljini

prognostičkog razdoblja dijelimo ju:

o prognoza neposrednog razvoja vremena (dva do tri sata unaprijed)

o vrlo kratkoročna (do 24 sata unaprijed)

o kratkoročna (do 72 sata)

o srednjoročna (4 do 10 dana unaprijed)

o dugoročna (do 30 dana unaprijed)

o sezonska prognoza (do 3 mjeseca unaprijed) - u fazi testiranja

Page 17: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

15

2.1. Meteorološke postaje

Prikupljanje podataka vrši se u meteorološkim postajama, ustanovama meteorološke službe

koja prikupljene podatke koristi za proučavanje vremena i klime, ali i za ostala znanstvena

istraživanja koja su značajna za grane ljudske djelatnosti kao što su poljoprivreda,

šumarstvo i promet. U okviru Svjetske meteorološke organizacije služe za međunarodnu

razmjenu podataka za proučavanje Zemljine atmosfere kao cjeline.

Elementi se mjere instrumentima, bilježe u dnevnik te dostavljaju nadležnoj meteorološkoj

službi. Radi bržeg dostavljanja telekomunikacija, podaci se najprije kodiraju. Izvještaji se

šalju svakodnevno u pisanom obliku nacionalnim klimatološkim centrima, a podaci

međunarodnog značaja šalju se svim zainteresiranim postajama i izvan zemlje.

Zadnjih desetljeća, povećanjem upotrebe računala, sve su popularnije i automatske

meteorološke postaje. Najčešće se postavljaju u teško dostupnim područjima kao što su

pustinje, planinski i polarni predjeli. Rad im je potpuno automatiziran, tako da postaje

same mjere klimatološke elemente te ih putem računala obrađuju i javno objavljuju na

Internet. Prva takva postaja postavljena je 1961. godine na Axel Heibergu, nenaseljenom

otoku kanadskog Arktika.

• Termometar za mjerenje temperature zraka i površinske temperature mora

Uređaji tipične meteorološke postaje:

• Barometar za mjerenje atmosferskog tlaka

• Higrometar za mjerenje vlage

• Anemometar za mjerenje brzine vjetra

• Mjerač tekućina za mjerenje oborina tijekom određenog vremenskog razdoblja

Naprednije stanice uz to mogu imati i uređaje za mjerenje UV zračenja, Sunčevog

zračenja, količinu vlažnosti zraka i tla, temperaturu tla, temperaturu vode u jezerima i

rijekama. U zračnim automatskim meteorološkim postajama mogu biti uključeni i dodatni

instrumenti za prepoznavanje padajućih oborina, transimometar za mjerenje vidljivosti te

disdrometar za mjerenje raspodjele padalina.

Na slici 7 je prikazana meteorološka stanica na vrhu zgrade koja mjeri brzinu i smjer

vjetra, temperaturu, vlažnost, oblačnost i tlak.

Page 18: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

16

Meteorološke postaje su prisutne svuda. Osim u klasičnim postajama, podaci se prikupljaju

i putem meteoreoloških balona, meteoreoloških aviona, metereoloških satelita i radara.

Možemo ih podijeliti na različite načine, ovisno o veličini, organizaciji i opremljenosti

meteorološke službe, no najčešća podjela je ona prema namjeni.

Prema namjeni, obično se dijele na:

• Sinoptičke meteorološke postaje važne su zbog osiguranja prometa u zraku, na kopnu

i moru te zbog drugih gospodarskih djelatnosti. Zadaća im je dnevno izvještavati i

razmjenjivati meteorološke podatke na domaćoj i međunarodnoj razini. Mogu biti

površinske i visinske.

• Zrakoplovne meteorološke postaje su od važnosti u međunarodnom zračnom

prometu. Prikupljanjem podataka svakih pola sata ili sat sastavlja se potrebno izvješće.

• Agrometeorološke postaje bitne su za utjecaj vremena i klime na poljoprivrednu

kulturu.

• Oborinske meteorološke postaje bilježe vrste i oblik oborina, njihov intenzitet i

vrijeme trajanja.

• Specijalne meteorološke postaje imaju posebne zadatke kao što su mjerenje ozona,

ugljičnog dioksida, aerosola i drugih sastojaka atmosfere, mikroklimatološka mjerenja i

mjerenja radioaktivnosti zraka.Postaje također mogu biti površinske i visinske.

Slika 7 Meteorološka stanica

Page 19: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

17

• Površinske meteorološke postaje mjerenja vrše u prizemnom sloju atmosfere u

međunarodno dogovorenom vremenu, a djelimo ih na kopnene i brodske.

Kopnene meteorološke postaje smještene su na kopnu. Razlikujemo ih po količini

meteoroloških instrumenata i kompletnosti izvještaja koji sastavljaju.

Brodske meteorološke postaje brodovima

svjetionicima

su smještene na meteorološkim brodovima,

te na određenim brodovima trgovačke mornarice [10]. Na slici 8.

prikazana je meteorološka postaja postavljena na zapadnoj američkoj obali u Onslow

Bayu. Stanica je učvršćena lancima, a podatke o brzini i smjeru vjetra, temperaturi

zraka, vlažnosti, površinskoj temperaturi vode te učestalosti i veličini valova, šalje

satelitima svakih 30 minuta.

Slika 8 Brodska meteorološka stanica

• Visinske meteorološke postaje vrše mjerenja u slobodnoj atmosferi. Imena postaja

najčešće su povezana s uređajima kojima su opremljene. Tako imamo pilotbalonske

postaje, radiosonažne postaje, orbitalne meteorološke postaje. Avioni opremljeni

specijalnim instrumentima također mogu biti meteorološke postaje. Izviđačkim

letovima otkrivaju harikene i tornada. Prema međunarodnom dogovoru, avioni na

međunarodnim linijama vrše meteorološka promatranja koja kontrola leta prosljeđuje

meteorološkoj službi.

Page 20: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

18

2.2. Meteorologija kroz povijest

Poznavanje vremena i meteoroloških procesa ljudska je težnja koja seže u daleku prošlost.

Uz prirodne pokazatelje prognoze vremena kao što su zatvorene ljuske češera bora koje

upozoravaju na kišu, mlohava morska alga koja označava prisutnost vlažnog zraka, nastala

je potreba za meteorološkim predviđanjem kao znanstvenom disciplinom.

Proučavanje meteorologije veže se još uz antičku kulturu, osobito staru Grčku i Aristotela.

Oko 340. godine prije Krista Aristotel je opisao ponavljanje vremena u svom djelu

Meteorologica, a Babilonci su vrijeme predviđali iz oblika oblaka.

Ibn Wahshiyya, irački povjesničar iz 10. stoljeća, u svom djelu Nabataean Agricultur, piše

o atmosferskim promjenama temeljenim na promjeni svemirskih tijela, npr. predviđanje

kiše temeljeno na promjeni mjesečevih faza.

Međutim, razvoj meteorologije kao znanstvene discipline započeo je izumom termometra i

barometra u 17. stoljeću kada se stekla osnova za mjerenje meteoroloških elemenata.

Sustavna mjerenja u Europi su počela u 18. stoljeću, a mreža mjernih postaja počela se

širiti tijekom 19. i 20. stoljeća.

U Hrvatskoj su se sustavna mjerenja počela provoditi na zagrebačkom Griču 1861. godine,

te na otoku Hvaru, a vrlo vrijedne spise o vremenskim zbivanjima, koji se i danas čuvaju,

vodili su makarski svećenici. Profesor Stožir opremio je Gričku meteorološku postaju

mnogim instrumentima, tako se na njoj od 1880. nalaze autografi za neprekidno praćenje

temperature, tlaka, smjera i brzine vjetra te mjerenje ozona [11].

Izumom električnog telegrafa 1835., počinje moderno doba vremenske prognoze. Prije

toga, nije bilo praktičnog načina za prenošenja informacije o trenutnom stanju vremena,

bržeg od parnog vlaka. Telegraf je omogućio primanje informacija o vremenskim uvjetima

gotovo trenutno. Prva vremenska prognoza objavljenja je u britanskim novinama Daily

News 1848. godine.

Utemeljiteljima prognoze kao znanstvene discipline smatramo Sir Francisa Beauforta,

poznatog po Beaufortovoj skali za mjerenje jačine vjetra, i njegovog učenika Roberta

Fitzoya. Obojica su bila utjecajni Britanci toga vremena, ali usprkos tome što su bili

ismijani u novinama, njihov rad dobio je znanstvene odlike i smatra se temeljem današnjeg

znanja o vremenskoj prognozi.

Page 21: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

19

Slika 9 Očitavanj podataka 1925.

Na slici 9 je prikazan meteorolog kako očitava podatke sa meteorološke stanici 1925.

godine.

Tijekom 20. stoljeća postignut je velik napredak u meteorološkoj znanosti. Mogućnost

numeričkog predviđanja vremena predložio je Lewis Fry Richardson 1922., iako nisu

postojala računala za proračun ogromnog broja računa. Prvu računalnu vremensku

prognozu napravio je tim pod vodstvom matematičara Johna von Neumanna pod naslovom

Numerical Integration of the Barotropic Vorticity Equation 1950. godine. Praktična

uporaba vremenskih predviđanja započela je 1955. razvojem računala.

Page 22: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

20

3. Prikupljanje podataka u svrhu povećanja učinkovitosti

3.1. Povećanje učinkovitosti panela

Razvojem tehnologije i materijala za izradu ćelija moguće je poboljšati efikasnost

pretvorbe Sunčeve u električnu energiju. Ukoliko za pretvorbu koristimo jeftinije panele s

amorfnim silicijem učinkovitost iznosi oko 10%, dok korištenjem skupljih izvedbi

učinkovitost pretvorbe raste i do 25%. Materijal kojemu se predviđa velika uloga u

budućnosti izrade solarnih panela je nanokristalni silicij. Njegova svojstva su povoljnija od

amorfnog silicija zbog dobre pokretljivosti elektrona i povećane apsorpcije fotona u

crvenom i infracrvenom području spektra.

Povećanje učinkovitosti pretvorbe energije moguće je i praćenjem dnevnog toka Sunca,

tj.mijenjanjem kuta nagiba panela. Tako površina panela nije horizontalna već se kut

nagiba mijenja tijekom dana. Time se proizvodnja električne energije može povećati do

30%.

Uz navedene načine povećanja efikasnosti, vjerojatno najvažniji čimbenik je lokacija na

koju smještamo panele. Poznato je da postavljanje panela u južnim krajevima Hrvatske

nosi veću isplativost radi veće osunčanosti u odnosu na sjeverni, kopneni dio zemlje. U

ovom radu preuzeti su i proučavani meteorološki podaci za grad Zagreb iz kojih možemo

iščitati koliko je isplativo postavljanje panela u metropoli. Prikupljanjem podataka također

možemo pretpostaviti količinu proizvedene energije koju je moguće isporučiti u sustav.

Kako ne možemo kontrolirati vremenske prilike, a i same prognoze se katkad ispostave

netočnima, proizvodnja energije iz obnovljivih izvora često je nesigurna. Stoga su u

današnje vrijeme česte kombinacije elektrana iz obnovljivih izvora energije te npr.

klasičnih termoelektrana koje rade u slučaju manjka obnovljivog izvora.

Page 23: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

21

3.2. Općenito o prikupljenim podacima

U sklopu rada dohvaćani su besplatni meteorološki podaci sa stanice http://www.meteo-

info.hr/klijenti/fer/zagreb.xml

Vjetar je masa zraka u pokretu koja je uzrokovana razlikom tlakova. Iskorištavanje

energije vjetra u prošlosti je bilo od velike važnosti za razvoj pomorstva i zemljopisa, a

danas se polažu velike nade u iskorištavanje energije vjetra u energetske svrhe.

Proizvodnja električne energije iz energije vjetra najbrži je rastući segment proizvodnje

za narednih sedam dana. Podaci sadržani na stanici

predviđaju temperaturu zraka, jakost i smjer vjetra, vlažnost i tlak za jutro, dan, večer i

noć, te maksimalnu i minimalnu temperaturu tijekom dana.

Temperatura je fizikalna veličina kojom se označava toplinsko stanje tvari, a ovisi o

količini unutarnje energije koje tijelo sadrži. Ne može se prenijeti s tijela na tijelo, prenosi

se toplina, a temperature se izjednačavaju. Ustaljena mjerna jedinica za temperaturu u

Europi je Celzijev stupanj (°C), a u SAD-u Fahrenheit stupanj (°F). Odnos Fahrenheit i

Celzij stupnja dan je relacijom:

[°𝐹𝐹] = [°𝐶𝐶] ×95

+ 32

Jedinica SI za termodinamičku temperaturu je kelvin, gdje je odnos Celzija i Kelvina:

𝐾𝐾 = °𝐶𝐶 + 273.15

Mjerni instrumenti za mjerenje temperature su smješteni u meteorološkim zaklonima na

visini 2 metra kako bismo izbjegli negativan utjecaj insolacije, vjetrova i oborina.

Službena meteorološka mjerenja za grad Zagreb vrše se od 1862. godine na Griču.

Promatranjem temperature zraka po mjesecima uviđamo da je najtopliji mjesec u godini

srpanj s prosječnom temperaturom 24.1°C, dok je najhladniji mjesec siječanj, prosječno sa

0.3°C.

Prosjek srednje godišnje temperature zraka mjerene na Zagrebačkom Grič u razdoblju

1862. – 2008. je 11.5°C. Čak devet od deset najtoplijih godina je iz razdoblja 1992.-2008.

Godina s najvišom srednjom godišnjom temperaturom (13.8 °C) bila je 2000. Usporedbom

srednjih godišnjih temperatura iz ovog razdoblja, uviđamo da je 2011. bila među

najtoplijim godinama od početka mjerenja. Ovaj podatak ukazuje na nastavak negativnog

trenda globalnog zatopljenja koji je uzrokovan koncentracijom stakleničkih plinova u

atmosferi.

Page 24: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

22

energije iz obnovljivih izvora. Karakterizira ju laka dostupnost, čistoća i obnovljivost

vjetra. Pretvorba se vrši na način da vjetroagregat pretvara kinetičku energiju vjetra u

mehaničku, a zatim električni generator mehaničku u električnu energiju.

Vjetar je određen brzinom, smjerom i jačinom. Brzina vjetra mjeri se anemometrom, a

izražava se uobičajnim jedinicama za brzinu (metar po sekundi, kilometar po satu itd.).

Jačina vjetra se prema učincima ocjenjuje Beaufortovom skalom. Izradio ju je britanski

mornarski hidrograf Sir Francis Beaufort 1806. Skala se kreće od 0-12, pri čemu 0

označava tih vjetar brzine od 0-0.2 m/s, a 12 se odnosi na orkan brzine veće od 32.7 m/s.

Smjer vjetra označava stranu svijeta iz koje zrak struji.

Prema međunarodnim oznakama smjer vjetra prikazuje se skraćenicama engleskih naziva

strana svijeta :

• North – N

• East – E

• South – S

• West – W.

Kombiniranjem ovih slova može se označiti pravac vjetrova iz 32 smjera, a za prikaz se

koristi ruža vjetrova. Ruža vjetrova iz 32 pravca koristi se u sinoptičkoj meteorologiji, a u

drugim područjima meteorologije koristi se ruža vjetrova iz 16 ili 8 smjerova.

Podaci koje smo preuzeli s meteo-infa, za

promatranje vjetra u Zagrebu, vjetar opisuju

vrijednostima Beaufortove skale i to smjerom

vjetra iz 8 pravaca.

Proučavanjem strujanja zraka u Zagrebu kroz

petnaest godina pokazalo se da je prizemno

strujanje zraka u Zagrebu oslabljeno i

uvjetovano smještajem grada u planinskog

zavjetrini. Opće strujanje se očituje u dva

glavna tipa strujanja: sa sjeveroistoka i sa

zapada no uočeno je i da su pojedini tipovi

strujanja uvjetovani godišnjim dobima [12].

Slika 10 Ruža vjetrova iz 16 smjerova

Page 25: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

23

Vlažnost zraka predstavlja količinu vodene pare u zraku ili nekom drugom plinu.

Apsolutna vlažnost zraka označava maksimalnu količinu vodene pare koja stane u 1 m3.

Izražavamo ju u gramima, a raste s porastom temperature. Relativna vlažnost zraka (čije

smo vrijednosti podataka prikupljali) je stupanj zasićenosti zraka vodenom parom.

Izražava se u postotcima (%), a predstavlja omjer stvarne vlage zraka i vlage zraka pri

zasićenju na toj temperaturi [13]. Najvlažniji dani zabilježeni su u prosincu, a najviše

izrazito vlažnih dana ima na otocima. Prosječna godišnja vrijednost relativne vlažnosti na

Jadranu iznosi 68%. Topli zrak sadrži više vlage nego hladni zrak pa se relativna vlažnost

smanjuje pri zagrijavanju zraka. Sprava kojom se mjeri vlažnost nazivamo higrometar, a

globalno mjerenje se vrši korištenjem satelita. Ovi sateliti detektiraju koncentraciju vode u

troposferi pri visinama između 4 i 12 km, a imaju senzore koju su osjetljivi na infracrveno

zračenje.

Tlak se općenito definira kao omjer sile (F) i površine (A) na koju ta sila djeluje pod

pravim kutom.Standardni atmosferski tlak definira se kao srednji tlak na morskoj razini i

iznosi jednu standardnu atmosferu. Izravna je posljedica težine zraka stoga se smanjuje za

oko 50% na visini od oko 5 km. Standardna atmosfera iznosi 101 325 Pascala.

3.3. Uspoređivanje prikupljenih podataka

Važnost prikupljanja podataka o vremenskoj prognozi velika je za razvoj iskorištavanja

Sunčeve energije. Velike početne investicije česta su prepreka pri ulaganju u solarne

panele stoga je bitan proračun o njihovoj efikasnosti na određenom području kako bismo

odredili vrijeme povrata uloženog kapitala [14]. Predviđanjem vremenskih prilika sedam

dana unaprijed okvirno možemo pretpostaviti količinu proizvedene energije koju zatim

dajemo u javnu mrežu. Točnost predviđenih podataka povećava se približavanjem

određenog dana, a razvojem tehnologije predviđanja su sve točnija. Podaci su predviđani i

podijeljeni na četiri dijela dana, za jutro, dan, večer i noć.

Uspoređujući podatke o vremenskoj prognozi za sedam dana unaprijed (konkretno

prognoza za 5.6. predviđana 30.6.) i podatke predviđene točno na taj dan (predviđano

5.6.za 5.6.) uviđamo razliku. Kod temperature se razlika očituje u nekoliko stupnjeva, 30.5.

predviđena je temperatura 15°C, a 5.6. predviđeno je 14 °C za jutro, dok je za noć veća

razlika u predviđanju, 30.5. predviđeno je 17°C, a 5.6. 11°C. Jakost vjetra minimalno je

Page 26: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

24

odstupala, većinom se radilo o vjetrovima jačine 1-3 beuforta, lahoru, povjetarcu ili slabom

vjetrom koji su i karakteristični za područje grada Zagreba u ovo doba godine. Smjer vjetra

u potpunosti se razlikovao, ali ova komponenta je manje bitna za efikasnost solarnih panela

(bila bi mnogo važnija da se istražujemo efikasnost vjetroelektrane). Relativna vlažnost

zraka predviđena 30.5. odstupala je tek nekoliko posto u odnosu na predviđenu vlažnost

zraka 5.6. (osim relativne vlažnosti za večer koja je 30.6. predviđena 64%, a 5.6. 90%).

Vlažnost zraka bitna je komponenta za proizvodnju električne energije jer vlaga uvelike

utječe na direktno i difuzno zračenje.

3.4. Način prikupljanja podataka

Podaci sa stranice http://www.meteo-info.hr/klijenti/fer/zagreb.xml

@ECHO OFF

:loop

if "%time:~0,2%" == "11" (

echo Skidam fajl zagreb%date:~4%.xml

wget http://www.meteo-info.hr/klijenti/fer/zagreb.xml -Ozagreb\zagreb%date:~4%.xml

)

ping 1.1.1.1 -n 1 -w 2100000 >NUL

goto loop

skidani su jednom

dnevno u 11.00 sati po lokalnom vremenu te su spremani u poseban folder.

Za skidanje podataka koristili smo sljedeći niz naredbi :

Slika 11 Niz naredbi za skidanje podataka

Page 27: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

25

Echo off je naredba koja zabranjuje ispisivanje po naredbenom prozoru (eng. command prompt).

Loop je petlja koja se vrti beskonačno.

Trenutno vrijeme provjeravamo u if petlji koja skida podatke ako su prve dvije znamenke

trenutnog vremena 11, tj. ukoliko je 11 sati. Za to vrijeme na naredbenom programu

ispisuje se: Skidam fajl Zagreb datum.

Wget naredba dohvaća podatke sa stanice navedene stranice te ih sprema u folder zagreb,

pod nazivom zagrebdatum. Datum se odnosi na datum toga dana, a ispisuje se u obliku

dd.mm.gggg. bez naziva dana u tjednu (znamenka 4 briše, tj. onemogućuje ispisivanje prva

tri slova koja simboliziraju dan, npr. pon i briše razmak).

Ukoliko prije dvije znamenke trenutnog vremena nisu jednake 11, tj. ukoliko nije 11 sati,

ne sprema se ništa u naš folder.

Provjera vremena vrši se svakih 2100000 milisekundi, odnosno svakih 35 minuta.

Goto loop zadnja je naredba koja omogućuje vraćanje na loop i beskonačnu vrtnju petlje.

Podatke preuzimamo iz foldera te ih dalje koristimo za proračuna i istraživanja

Slika 12 Ikona za otvaranje podataka

Skinute podatke možemo otvoriti u wordu, notepadu ili sličnom programu. Na slici 13

prikazan je ispis podataka za 30.5. u Microsoft Visual Studio.

Page 28: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

26

Slika 13 Ispis podataka za 30.5. 2012. u Microsoft Visual Studio.

Page 29: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

27

Zaključak

Unatoč oprečnim mišljenjima pri procjeni korištenja sunčeve energije u Hrvatskoj, od

kojih su neka preoptimistična, a druga sasvim pesimistična, zaključak je da će se korištenje

Sunčeve energije u budućnosti povećavati. Ulaganjem i potporom u razvoj tehnologije

osiguravamo jeftiniji i čišći izvor energije u budućnosti.

U ovom radu prikazana je važnost predviđanja vremenske prognoze za efikasnost solarnih

panela. Proizvodnja električne energije iz solarnih panela uvelike ovisi o lokaciji na kojoj

su paneli smješteni. Osim toga, efikasnost pretvorbe povećava se i do 30% mijenjanjem

kuta nagiba panela. Kako bismo povećali proizvodnju električne energije proučavali smo

vremenske podatke za grad Zagreb. Podaci preuzeti s besplatnog meteorološkog servisa

prebačeni su u kreiranu bazu podataka. Program za preuzimanje podataka napisan je u

obliku skriptne datoteke. Jezgrene skripte (eng. shell script) namijenjene su za izvođenje

na operacijskom sustavu Windows.

Podaci preuzimani sa servisa uključuju temperaturu, tlak i vlažnost zraka, te smjer i jačinu

vjetra. Smanjenjem temperature zraka povećavamo optimalnost fotonaponskog panela

zbog bolje iskoristivosti Sunčeva zračenja. Manja vlažnost u zraku također pozitivno utječe

na količinu proizvedene električne energije jer se Sunčeve zrake manje odbijaju od čestice,

pa je direktno zračenje izraženije nego difuzno. Smjer vjetra nema veliku ulogu pri

proizvodnji električne energije, ali veća efikasnost u proizvodnji postiže se kod vjetrova

manje jačine.

Iz prikupljenih podataka mogu se obavljati daljnji proračuni o efikasnosti ćelija, a zatim i

ekonomski proračuni, tj. vrijeme povrata uloženog novca.

Page 30: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

28

Literatura

[1] Phillips, Kenneth J. H. Guide to the Sun, Cambridge University Press

[2] Enerpedia, http://powerlab.fsb.hr/enerpedia/index.php?title=ENERGETSKE_TRANSFORMACIJE#Solarne_termalne_elektrane

[3] Betti T. Testiranje fotonaponskih modula u realnim uvjetima, magistarski rad, Sveučilište u Splitu, Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje, 2005.

[4] Wikipedija, pirheliometar, http://hr.wikipedia.org/wiki/Pirheliometar [5] Wikipedija, piranomear, http://hr.wikipedia.org/wiki/Piranometar

[6] Wikipedija, Charles Fritts, http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Fritts

[7] Wikipedija, fotonaponska energija, http://hr.wikipedia.org/wiki/solarna_fotonaponskaenergija

[8] Majdandžić Lj., Fotonaponski sustavi - priručnik

[9] Državni hidrometeorološki zavod, http://www.dhmz.htnet.hr/prognoza/sedam.php?id=sedam&param=Hrvatska&code=14240

[10] Sailblog, http://www.sailblogs.com/MEMBER/CHMASTER/?XJMSGID=152734

[11] Energetski institut Hrvoje Požar – obnovljivi izvori energije, http://www.eihp.hr/hrvatski/e_obnovljivi.htm

[12] Lisac I, Vjetar u Zagrebu, izvorni znanstveni rad, Prirodoslovno-matemaički fakultet, Geofizički zavod, Zagreb

[13] Vlažnost zraka, http:/jadran.gfz.hr/vlaznost.html

[14] Sharman N., Gummeson J, Irwin D., Shenoy P., Predicting solar generation from weather forecasts using machine learning, University of Massachusets

Page 31: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

29

Sažetak

Naslov: Dohvaćanje vremenske prognoze s besplatnih meteoroloških servisa Obnovljivi izvori energije predstavljaju budućnost u pretvorbi energije. Međutim,

električna energija dobivena iz obnovljivih izvora energije često je ekonomski neisplativa

u odnosu na energiju dobivenu iz klasičnih izvora (nuklearna energija, nafta, zemni plin).

Efikasnost pretvorbe energije u elektranama s obnovljivim izvorima iz godine u godinu je

veća. Kad je riječ o solarnim panelima, efikasnost se povećava tehnološkim inovacijama u

proizvodnji no veliku ulogu igra i lokacija na kojoj su paneli postavljeni. Za praktično

korištenje energije Sunca bitna su mjerenja globalnog Sunčeva zračenja, difuzne i direktne

komponente. Predviđanjem i kontinuiranim praćenjem vremenskih prilika (temperature,

tlaka, vlažnosti zraka, jačine vjetra) na određenom prostoru, a zatim i proučavanjem

prikupljenih podataka uviđamo isplativost gradnje elektrane. Cilj ovog rada je prikupiti

meteorološke podatke sa web stranice, prebaciti ih u koristan oblik te ih proučiti. Podatke

sa stanice skidamo svakodnevno u 11.00 sati po lokalnom vremenu te ih spremamo u

kreiranu bazu podataka. Podaci skidani sa stanice predviđaju vrijeme za narednih sedam

dana pa preciznost nije uvijek sto postotna, ali je dovoljna za okviran proračun proizvodnje

električne energije.

Ključne riječi : Sunčevo zračenje, Efikasnost solarnih panela, Meteorološka postaja,

Meteorološki podaci

Page 32: S BESPLATNIH METEOROLOŠKIH SERVISA - bib.irb.hr · PDF filePrikupljeni su meteorološki podaci s web stranice prebačeni u nama koristan oblik te je proučen njihov utjecaj na proizvodnju

30

Abstract

Title: Getting weather forecast from the free Meteorological Service

Renewable energy sources represent the future in energy conversion. However, electricity

produced from renewable energy sources is often economically infeasible in relation to

energy delived from classical sources (nuclear energy, petroleun, natural gas). The

efficiency of producing electricity in power plants with renewable is increasing. When it

comes to solar panels, efficiency is increasing by technological innovation in production

and also by choosing a suitable location. Measurements of global solar radiation, diffuse

and direct components are very important for practical use of solar energy. Prediction and

continuous monitoring of weather conditions (temperature, pressure, humidity, wind

strength) in a certain area and examining the collected data give us information of cost

building power plants.

The aim of this project is to collect meteorological data from the web site, transfer them

into a useful form and to study them. Data from the site are taken once a day, at 11 am

local time and put in the created database. Data taken from the site predict the weather for

the next seven days so precision is not always correct.

Key words: Solar radiation, Efficiency of solar panels, Weather stations, Meterological

data