Analysis of the radiation regime of the atmosphere for the assessment of potential solar energy resources of Ukraine
Альтернативна назва
Аналіз радіаційного режиму атмосфери для оцінки потенціальних геліоенергетичних ресурсів України
Вантажиться...
Дата
2025
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
2410-7360
E-ISSN
2411-3913
Назва тому
Видавець
Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна
Анотація
Problem Statement. Solar energy is steadily gaining a strong foothold in global energy systems. Solar energy is accessible in every corner of our planet, differing in radiation density by no more than a factor of two. Moreover, solar energy is an environmentally clean energy source, enabling its use on an ever-increasing scale without adverse effects on the environment. Solar energy is also an almost inexhaustible source of energy, available even millions of years from now. Thanks to the development of solar installation designs, which are economically viable in certain physical-geographical areas, the prospects for utilizing radiant energy from the Sun have become more tangible. However, this requires researchers to conduct detailed studies of the energy resources of specific regions of the globe to assess their energy potential thoroughly.
The purpose of this article is to identify the characteristics of the atmospheric radiation regime to evaluate Ukraine’s solar energy resources.
Methodology. The utilization of solar energy primarily depends on the geographical location of the area, and the level of solar radiation determines the efficiency of solar installations. Therefore, analyzing the prospects for using solar radiation in various regions of Ukraine based on their geographical location, cloudiness, and season is essential. Solar energy inflow across Ukraine should be studied not individually by regions but grouped by the geographical position of the regions in degrees of northern latitude. To assess the potential solar energy resources of a given area, justify the technical-design parameters of various solar systems, and evaluate the economic feasibility of their operation across different seasons and times of day at specific locations, the following indicators are needed: potential sums of direct, diffuse, and total solar radiation, sunshine duration (number of hours), average cloud cover indicators, number of clear and cloudy days. The research includes an analysis of total solar radiation sums under various sky conditions and sunshine duration for Ukrainian regions over different periods. Meteorological stations across different regions of the country were selected to achieve the study’s objectives.
Results. The analysis of total radiation flows over the territory of Ukraine for different periods and under various sky conditions shows that the maximum sums are typical for Odesa, while the minimum values are observed in Kovel. The annual distributions have a clearly defined pattern, with peaks in June and July. The sums of total radiation differ under various sky conditions across regions: in summer, these changes range between 10–30%, while in winter, the values may vary 1.5 to 2.5 times, particularly during the 1991–2020 period. Annual sums of total radiation are generally lower during the 1961–1990 period. The analysis of sunshine duration demonstrates that the highest figures are characteristic of Odesa. The annual curves have a similar structure across different periods at all stations, with peaks in June–July and lows in December.
Novelty and Practical Significance. The study analyzed two indicators of the atmospheric radiation regime – total solar radiation inflow and sunshine duration across different climatic periods. The findings of the research highlight that Ukraine’s energy potential is promising for supporting the fuel-energy sector and the further development of the country’s solar energy industry.
Сонячна енергія впевнено завойовує стійкі позиції у світовій енергетиці. В теперішній час завдяки розробці конструкцій геліоустановок, експлуатація яких в окремих фізико-географічних районах економічно доцільна, перспективи використання променистої енергії Сонця стали більш конкретними. Але це в свою чергу потребує від дослідників детального вивчення енергетичних ресурсів окремих регіонів Земної кулі для встановлення їх енергетичного потенціалу. Метою статті є виявлення особливостей радіаційного режиму атмосфери для оцінки геліоенергетичних ресурсів України. Використання сонячної енергії залежить, насамперед, від географічного положення території, а від рівня сонячної радіації буде залежати ефективність сонячних установок. Тому необхідно проаналізувати перспективність використання сонячної радіації у різних областях території України залежно від їх географічного розташування, хмарності та періоду року. Для визначення потенційних геліоенергетичних ресурсів тієї чи іншої території, обґрунтування техніко-конструкторських показників різних геліосистем, оцінки економічної ефективності їх експлуатації у різні сезони року і різний час доби в певному місці, необхідно мати набір показників сонячного кадастру. В дослідженні представлено аналіз величин сумарної сонячної радіації за різних умов стану неба та тривалості сонячного сяйва для регіонів України за різні періоди. Для досягнення мети обрано метеорологічні станції в різних регіонах країни. Аналіз потоків сумарної радіації на території України за різні періоди за різних умов стану неба показує, що максимальні суми є характерними для Одеси, мінімальні – для Ковеля. Річні розподіли мають чітко виражений характер з максимумом в червні та в липні. Суми сумарної радіації відрізняються за різних умов стану неба для різних регіонів: влітку ці зміни коливаються в межах 10–30%, взимку ці показники можуть змінюватися в 1,5–2,5 рази, особливо в період 1991–2020 рр. Річні суми сумарної радіації загалом є меншими в період 1961–1990 рр. Аналіз тривалості сонячного сяйва показує, що найбільші показники є характерними для Одеси. Криві річного ходу мають схожу структуру для різних періодів для всіх станцій з максимумами в червні-липні, мінімумами в грудні. Отримані результати дослідження радіаційного режиму дають можливість стверджувати, що енергетичний потенціал України є перспективним для забезпечення паливно-енергетичного комплексу і подальшого розвитку галузі сонячної енергетики країни.
Сонячна енергія впевнено завойовує стійкі позиції у світовій енергетиці. В теперішній час завдяки розробці конструкцій геліоустановок, експлуатація яких в окремих фізико-географічних районах економічно доцільна, перспективи використання променистої енергії Сонця стали більш конкретними. Але це в свою чергу потребує від дослідників детального вивчення енергетичних ресурсів окремих регіонів Земної кулі для встановлення їх енергетичного потенціалу. Метою статті є виявлення особливостей радіаційного режиму атмосфери для оцінки геліоенергетичних ресурсів України. Використання сонячної енергії залежить, насамперед, від географічного положення території, а від рівня сонячної радіації буде залежати ефективність сонячних установок. Тому необхідно проаналізувати перспективність використання сонячної радіації у різних областях території України залежно від їх географічного розташування, хмарності та періоду року. Для визначення потенційних геліоенергетичних ресурсів тієї чи іншої території, обґрунтування техніко-конструкторських показників різних геліосистем, оцінки економічної ефективності їх експлуатації у різні сезони року і різний час доби в певному місці, необхідно мати набір показників сонячного кадастру. В дослідженні представлено аналіз величин сумарної сонячної радіації за різних умов стану неба та тривалості сонячного сяйва для регіонів України за різні періоди. Для досягнення мети обрано метеорологічні станції в різних регіонах країни. Аналіз потоків сумарної радіації на території України за різні періоди за різних умов стану неба показує, що максимальні суми є характерними для Одеси, мінімальні – для Ковеля. Річні розподіли мають чітко виражений характер з максимумом в червні та в липні. Суми сумарної радіації відрізняються за різних умов стану неба для різних регіонів: влітку ці зміни коливаються в межах 10–30%, взимку ці показники можуть змінюватися в 1,5–2,5 рази, особливо в період 1991–2020 рр. Річні суми сумарної радіації загалом є меншими в період 1961–1990 рр. Аналіз тривалості сонячного сяйва показує, що найбільші показники є характерними для Одеси. Криві річного ходу мають схожу структуру для різних періодів для всіх станцій з максимумами в червні-липні, мінімумами в грудні. Отримані результати дослідження радіаційного режиму дають можливість стверджувати, що енергетичний потенціал України є перспективним для забезпечення паливно-енергетичного комплексу і подальшого розвитку галузі сонячної енергетики країни.
Опис
Ключові слова
total solar radiation, sunshine duration, solar energy resources, alternative energy, annual indicators, long-term distribution, climate normals, solar radiation under clear sky conditions, solar radiation under average cloud cover conditions, сумарна сонячна радіація, тривалість сонячного сяйва, геліоенергетичні ресурси, альтер-нативна енергетика, річні показники, багаторічний розподіл, кліматичні норми, потоки сонячної радіації за умов ясного неба, потоки сонячної радіації за середніх умов хмарності
Бібліографічний опис
Nedostrelova L., Chebotarova N. Analysis of the radiation regime of the atmosphere for the assessment of potential solar energy resources of Ukraine. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Геологія. Географія. Екологія». 2025. Вип. 63. С. 300–311.
УДК
551.521.1