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Lewis O'Leary

Ice Cream Sandwich

Easy to use tool to calculate details essential to help a user analyze the solar energy available to them. It provides details of a graph of the daily energy profile over the course of a year as well as the total energy produced over that period, the optimum tilt angle and details to help users size a micro-grid. This app provides a unique feature in allowing a user to quantify the number of days annually on which they won't have enough energy to meet their load which is very useful for helping to size a micro-grid.

I am a student who has just graduated with a masters in sustainable energy engineering and a bachelors in physics both from the university of Nottingham. For my masters project I decided to try to create an easy to use programme that could help a user who doesn't have very much knowledge about solar energy implement a solar phototvoltaic system. The end result is this app, a relatively brief description for which is included below. 

To calculate the energy output of the user's solar cells the programme performs a series of geometric calculations based on the earth's position with respect to the sun , the earth's rotation, etc... An integral is then solved over each hour of each day of the year to find the intensity of solar radiation incident on a horizontal plane from which the radiation on a plane tilted at any angle can be found. Data of the amount of cloud coverage and surface reflectivity corresponding to the user specified location is read in from NASA's 'POWER' website and used. Once the solar radiation has been calculated it is easy to find the energy produced using the area of the panels and efficiency of the cells and the inverter. This result is then presented to the user in the form of a graph of the daily energy over the course of a year and total energy produced for that year. 

The optimum tilt angle is simply calculated by running the code described above over each tilt angle from 0 to 90 degrees and outputting the angle that corresponds to the largest annual energy generation.

The micro-grid sizing section reads in data from the NASA website of daily insolation on a horizontal surface over a 34 year period (this is why it takes a while to run). It then restructures and performs extensive statistical analysis on the data to output a table of energy deficits and the corresponding days annually on which an energy deficit of that size or larger will occur. An energy deficit is defined as the difference between the daily load and energy produced when not enough energy is generated to meet demand. The table produced is very useful for users who are users who are trying to size a micro-grid as it allows them to see the frequency with which energy deficits occur and their extent (how much energy they will lack). Thus, size their micro-grid accordingly. This is the unique component of the app.

It is also worth noting that the NASA website from which this app extracts data is in it's beta testing phase and is sometimes unavailable in which case the app will throw an error.

Lewis O'Leary
olearylewis94@outlook.com
+44 (0)7791514094

These data were obtained from the NASA Langley Research Center POWER Project funded through the NASA Earth Science Directorate Applied Science Program.

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La herramienta fácil de usar para calcular los detalles esenciales para ayudar a un usuario a analizar la energía solar disponible para ellos. Proporciona detalles de un gráfico del perfil de energía diaria durante el transcurso de un año, así como la energía total producida durante ese período, el ángulo de inclinación óptimo y detalles para ayudar a los usuarios el tamaño de un micro-rejilla. Esta aplicación proporciona una característica única en permitir a un usuario cuantificar el número de días al año en los que no tendrán suficiente energía para satisfacer su carga, que es muy útil para ayudar a tamaño de un micro-rejilla.

Soy un estudiante que acaba de graduarse con una maestría en ingeniería de la energía sostenible y una licenciatura en física de ambos de la Universidad de Nottingham. Para mi proyecto de maestría decidí tratar de crear un programa fácil de usar que podría ayudar a un usuario que no tiene mucho conocimiento acerca de la energía solar implementar un sistema phototvoltaic solar. El resultado final es esta aplicación, un tiempo relativamente breve descripción para que se incluye a continuación.

Para el cálculo de la producción de energía de las células solares del usuario el programa realiza una serie de cálculos geométricos basados ​​en la posición de la tierra con respecto al sol, la rotación de la tierra, etc ... Una integral se resuelve luego sobre cada hora de cada día de la años para encontrar la intensidad de la radiación solar incidente sobre un plano horizontal a partir del cual la radiación sobre un plano inclinado en cualquier ángulo se puede encontrar. Los datos de la cantidad de cobertura de nubes y reflectividad de la superficie correspondiente a la ubicación especificada por el usuario se lee en el sitio web de 'POWER' de la NASA y utilizados. Una vez que la radiación solar se ha calculado que es fácil de encontrar la energía producida utilizando la zona de los paneles y la eficiencia de las células y el inversor. Este resultado se presenta entonces al usuario en forma de un gráfico de la energía diaria durante el transcurso de una energía año y total producido de ese año.

El ángulo de inclinación óptimo se calcula simplemente mediante la ejecución del código se ha descrito anteriormente sobre cada ángulo de inclinación de 0 a 90 grados y la salida el ángulo que corresponde a la mayor generación de energía anual.

La sección de tamaño micro-rejilla lee en los datos de la página web de la NASA de insolación diaria en una superficie horizontal en un periodo de 34 años (por eso se necesita un tiempo de ejecución). A continuación, reestructura y realiza extenso análisis estadístico de los datos a la salida de una mesa de déficit de energía y los días correspondientes al año en la que se producirá un déficit de energía de ese tamaño o mayor. Un déficit de energía se define como la diferencia entre la carga diaria y la energía producida cuando no se genera la energía suficiente para satisfacer la demanda. El cuadro presentado es muy útil para los usuarios que son los usuarios que están tratando de tamaño de una micro red, ya que les permite ver la frecuencia con que se producen los déficits energéticos y su medida (la cantidad de energía que carecerán). Por lo tanto, el tamaño de su micro-rejilla en consecuencia. Este es el único componente de la aplicación.

También vale la pena señalar que el sitio web de la NASA de la que esta aplicación extrae datos está en su fase de pruebas beta y, a veces no está disponible en cuyo caso la aplicación generará un error.

Lewis O'Leary
olearylewis94@outlook.com
44 (0) 7791514094

Estos datos se obtuvieron a partir del proyecto de energía Langley de la NASA del Centro de Investigación financiado a través del Programa de Ciencias Aplicadas Directorio de Ciencia de la NASA Tierra.

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