Details

The major goal of this study is to establish the optimum tilt angles for PV modules in proposed solar power facilities in Eritrea, namely Dekemhare and Dubarwa. While tilt angle modification considerably enhances PV efficiency, previous research in these latitudes has missed this key parameter during initial deployment, making our study the first to fill this void. Our technique takes into account essential elements such as Earths declination, seasonal fluctuations, solar noon angles, clearness index (Kt), and site latitude. To maximize precision, we calculate daily insolation over 400 daily time intervals using midpoint numerical analysis. This optimization provides optimal insolation capture while decreasing acreage needs and minimizing efficiency losses. To address energy intermittency, we propose a hybrid storage system combining pumped hydro energy storage (PHES) with minimal battery capacity. Eritreas mountainous terrain enables cost-effective closed-loop PHES as the primary solution, offering long year lifespans and long period discharging stability. The complementary battery system provides rapid response during unexpected fluctuations or emergencies requiring immediate power delivery. This integrated approach - combining optimized PV configurations with PHES for bulk storage and batteries for fast response - creates a resilient, cost-effective energy system. It ensures reliable power for both grid-connected and standalone applications, supporting Eritreas renewable energy transition by strategically leveraging local advantages while maintaining operational flexibility.

Основная цель данного исследования — установить оптимальные углы наклона для фотоэлектрических модулей в предлагаемых солнечных электростанциях в Эритрее, а именно Декемхаре и Дубарва. Хотя изменение угла наклона значительно повышает эффективность фотоэлектрических систем, предыдущие исследования в этих широтах упустили этот ключевой параметр во время первоначального развертывания, что делает наше исследование первым, заполнившим этот пробел. Наша методика учитывает такие важные элементы, как склонение Земли, сезонные колебания, углы солнечного полудня, индекс ясности (Kt) и широту места. Для максимальной точности мы рассчитываем суточную инсоляцию за 400 суточных интервалов времени с использованием численного анализа средней точки. Эта оптимизация обеспечивает оптимальный захват инсоляции, одновременно уменьшая потребности в площади и минимизируя потери эффективности. Для решения проблемы перебоев в подаче энергии мы предлагаем гибридную систему хранения, сочетающую гидроаккумулирующее хранилище энергии (PHES) с минимальной емкостью аккумулятора. Горный рельеф Эритреи позволяет использовать экономически эффективные замкнутые PHES в качестве основного решения, предлагая долгие годы службы и длительный период стабильности разряда. Дополнительная система батарей обеспечивает быстрое реагирование во время неожиданных колебаний или чрезвычайных ситуаций, требующих немедленной поставки электроэнергии. Этот комплексный подход — сочетание оптимизированных конфигураций PV с PHES для массового хранения и аккумуляторами для быстрого реагирования — создает устойчивую, экономически эффективную энергетическую систему. Она обеспечивает надежное питание как для подключенных к сети, так и для автономных приложений, поддерживая переход Эритреи на возобновляемые источники энергии путем стратегического использования местных преимуществ при сохранении эксплуатационной гибкости.