of 127/127
Ana Džal DIPLOMSKI RAD 2019. SVEUČILIŠTE U ZAGREBU GEODETSKI FAKULTET Ana Džal 3D model užeg centra grada Livna za potrebe postavljanja solarnih panela Diplomski rad Zagreb, 2019.

UVOD · Web viewDifuzno solarno zračenje nastaje raspršenjem direktnog sunčevog zračenja na atomima i molekulama plinova i česticama nečistoća na atmosferi. Ovo zračenje dolazi

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of UVOD · Web viewDifuzno solarno zračenje nastaje raspršenjem direktnog sunčevog zračenja na...

Ana Džal ♦ DIPLOMSKI RAD ♦ 2019.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

GEODETSKI FAKULTET

Ana Džal

3D model užeg centra grada Livna za potrebe postavljanja solarnih panela

Diplomski rad

Zagreb, 2019.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBUGEODETSKI FAKULTET

Ana Džal

3D model užeg centra grada Livna za potrebe postavljanja solarnih panela

Diplomski rad

Zagreb, 2019.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBUGEODETSKI FAKULTET

Na temelju članka 19. Etičkog kodeksa Sveučilišta u Zagrebu i Odluke br. 1_349_11 Fakultetskog vijeća Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, od 26.10.2017. godine (klasa: 643-03/16-07/03), uređena je obaveza davanja „Izjave o izvornosti“ diplomskog rada koji se vrednuju na diplomskom studiju geodezije i geoinformatike, a u svrhu potvrđivanja da je rad izvorni rezultat rada studenata te da taj rad ne sadržava druge izvore osim onih koji su u njima navedeni.

IZJAVLJUJEM

Ja, Ana Džal, (JMBAG: 0007178232), rođena dana 02.11.1995. u Livnu izjavljujem da je moj diplomski rad izvorni rezultat mojeg rada te da se u izradi tog rada nisam koristila drugim izvorima osim onih koji su u njemu navedeni.

U Zagrebu, dana 09.03.2019. _____________________Potpis studenta / studentice

AUTORIme i prezime:Ana DžalDatum i mjesto rođenja:02. studenog 1995., Livno, Bosna i HercegovinaDIPLOMSKI RADNaslov:3D model užeg centra grada Livna za potrebe postavljanja solarnih panelaBroj stranica:76Broj tablica:10Broj slika:52Broj bibliografskih podataka:7 + 17 URL-aUstanova i mjesto gdje je rad izrađen:Geodetski fakultet Sveučilišta u ZagrebuMentor:prof. dr. sc. Stanislav FrangešKomentor:-Voditelj:izv. prof. dr. sc. Robert Župan OCJENA I OBRANADatum zadavanja teme:17.01.2019.Datum obrane rada:28.06.2019.Sastav povjerenstva pred kojim je branjen diplomski rad:prof. dr. sc. Stanislav Frangešdoc. dr. sc. Ivka Kljajićizv. prof. dr. sc. Robert Župan

ZahvalaZahvaljujem svome mentoru, profesoru Frangešu te svome voditelju, profesoru Županu na dostupnosti tijekom izrade diplomskog rada. Također, zahvaljujem svojim kolegicama, studenticama Fakulteta elektrotehnike, računarstva i brodogradnje u Splitu te Elektrotehničkog fakulteta u Sarajevu na ustupljenoj literaturi koja mi je pomogla za izradu teorijskog dijela diplomskog rada. Zahvaljujem svojoj obitelji na strpljenju i pomoći tijekom studiranja.3D model užeg centra grada Livna za potrebe postavljanja solarnih panelaSažetak: Korištenje fosilnih goriva kao izvor energije izazvalo je ogromnu štetu za čovječanstvo i okoliš – od onečišćenja zraka i prirode, pa sve do globalnog zatopljenja. Korištenje obnovljivih izvora energije je vrlo važno ukoliko se želi stagnirati eksponencijalno rastuće globalno zatopljenje i treba što više ukazivati na važnost takvih izvora. Energija se može dobiti izravno od Sunca. Jedan način je izravna pretvorba sunčeve radijacije u električnu energiju preko fotonaponskih ćelija. Grad Livno ima dobar geografski položaj što se tiče količine sunčevog zračenja. Postoji mnogo vrsta solarnih ćelija, a najčešće su korištene one napravljene od kristalnog silicija (monokristalne i polikristalne) zbog mnogih prednosti. Izračunata je solarna radijacija užeg centra grada Livna na dnevnoj, mjesečnoj i godišnjoj razini. Izrađen je 3D model užeg centra grada Livna te su određene lokacije gdje je najbolje postaviti solarne panele. Svakoj zgradi u modelu su pridruženi različiti atributi kao što je solarni potencijal, godišnja potreba za energijom zgrade, isplativost itd. Također su provedene različite analize podataka.Ključne riječi: globalno zatopljenje, fotonaponske ćelije, solarni potencijal, 3D model, grad Livno, podaci3D Model of the City Centre of Livno created to present Solar Panels InstallationAbstract: Using fossil fuels for energy has exacted an enormous toll on humanity and the environment – from air and nature pollution to global warming. Renewable energy is one of the most important solutions to global warming and should be pursued as strongly and quickly as possible. Energy can be harnessed directly from the Sun. Photovoltaics, also called solar cells, are electronic devices that convert sunlight directly into electricity. The city of Livno has positive geographic position and large amount of sunlight in that area. While there are dozens of variations of solar cells, the two most common types are those made of crystalline silicon (both monocrystalline and polycrystalline) due to many advantages. Solar radiation for the city of Livno has calculated on daily, monthly and annual period. It has created the 3D model of the city of Livno and determined the location where it is best to set solar panels. For each building in the model of the city are join attributes as solar potential, annual energy consumption of each building, profitability etc. Various data analysis is also performed.Keywords: global warming, solar cells, solar potential, 3D model, city of Livno, dataSadržaj1UVOD12Sunce i sunčevo zračenje22.1POTENCIJAL SUNČEVOG ZRAČENJA52.2POLOŽAJ I POTENCIJAL BIH PO PITANJU SOLARNE ENERGIJE72.3OSNOVNI PRINCIPI DIREKTNOG ISKORIŠTAVANJA ENERGIJE SUNCA82.3.1Fotonaponska pretvorba sunčevog zračenja92.4OPTIMALNI KUT INKLINACIJE I AZIMUTA TE ANALIZA SOLARNOG POTENCIJALA GRADA LIVNA ZA 2015. GODINU153ANALIZA SOLARNOG POTENCIJALA ZA PODRUČJE UŽEG CENTRA GRADA LIVNA193.1ULAZNI PODACI193.2USPOREDBA INSOLACIJE ZA PODRUČJE GRADA LIVNA ZA 2015. GODINU PREMA RADU UMIHANIĆA I DR. (2015) TE IZRAČUNATE INSOLACIJE ZA ISTO PODRUČJE U SOFTVERU SAGA GIS 2.1.2233.3ANALIZA INSOLACIJE GRADA LIVNA NA GODIŠNJOJ I MJESEČNOJ RAZINI TE ZA SPECIFIČNE DATUME ZA 2019. GODINU254VIZUALIZACIJA REZULTATA U OBLIKU 3D MODELA475ZAKLJUČAK70Popis literature71MREŽNI IZVORI71POPIS SLIKA72POPIS TABLICA73POPIS KRATICA74POPIS OZNAKA75PRILOZI76

UVODU svijetu je prisutna povećana globalizacija. Čak 54% svjetske populacije živi u urbanim područjima. Globalizacija je trend koji je u eksponencijalnom porastu, pa se smatra da će do 2050. godine još 2,5 milijarde ljudi više živjeti u urbanim područjima. Time postotak raste na 66%. Broj gradova s više od 10 milijuna stanovnika će narasti s postojećih 26 na 35 do 2030. godine, većinom na području Azije i Afrike. Ljudi većinom kao izvor energije upotrebljavaju fosilna goriva. Brzi rast svjetske potrošnje energije, ali i brzi rast populacije i gustoće stanovnika, posebno u urbanim područjima izaziva zabrinutost zbog poteškoća u opskrbi stanovništva energijom, iscrpljivanja neobnovljivih izvora energije i većih ekoloških problema. Povećanjem broja stanovnika u gradovima javit će se problemi s dostupnošću energenata, vode, transporta, interneta te ostalih čimbenika koji povećavaju kvalitetu života i privlače stanovništvo u gradove. Svijetu treba sve više i više energije. Zbog stalnog porasta populacije i potrebe za energijom čovječanstvo je u kontinuiranoj potrazi za izvorima energije koji bi privremeno pokrili energetske potrebe. Postoje vremena kad se potražnja za energijom smanji (globalne financijske krize i globalne recesije), ali takvi događaji su prolazni i nakon što završe potreba za energijom je sve veća. Dugoročno gledano, potreba se cijelo vrijeme povećava. Trenutno svijet pokriva svoje energetske potrebe neobnovljivim izvorima energije i to većinom fosilnim gorivima – ugljenom, naftom i prirodnim plinom. Takvi izvori energije, kao što samo ime kaže, u jednom trenutku će biti potrošeni. Fosilna goriva su vrlo štetna za okoliš zbog ispuštanja velike količine ugljičnog dioksida (CO2), zagađenja okoliša u obliku izlijevanja nafte u more i sl. Najgori negativan efekt upotrebe fosilnih goriva je globalno zatopljenje koje je najveći izazov s kojim se čovječanstvo susreće. Isto za sobom nosi niz negativnih efekata – poplave, suše, nagle klimatske promjene, izumiranje biljnih i životinjskih vrsta, probleme u poljoprivredi... Upotreba obnovljivih izvora energije, koja je u nedovoljnom porastu, stagnirala bi rastuće globalno zatopljenje te smanjila štetan utjecaj na okoliš. Međutim, postoji mnogo razloga zbog kojih su fosilna goriva i dalje dominantni izvori energije u većini država u svijetu. Glavni razlog je to što su isti tradicionalni izvori s dugom poviješću te je teško jednostavno prijeći na nešto potpuno suprotno. Taj problem je postao prisutan i među vodećim političkim silama, a ne samo među stanovništvom individualno. Početna cijena fosilnih goriva koja je niska je još jedan od razloga zašto su ona u upotrebi, a posebno među državama u razvoju. Početna cijena obnovljivih izvora je nešto veća, ali bi brzo postali isplativi. Još jedan razlog je nedovoljna informiranost populacije o problemima koje globalno zatopljenje nosi. Također, fosilna goriva su i dalje popularna zbog slabe tehnološke podrške sektoru obnovljivih izvora energije. Sredstva koja se ulažu u obnovljive izvore energije su mala u odnosu na sredstva koja se izdvajaju za kupovinu, transport, distribuciju fosilnih goriva i sl. Bez dobre financijske podrške u današnjem svijetu je nemoguće postići velik rezultat. Čistoća obnovljivih izvora energije je glavni razlog zašto bi se trebali koristiti. Drugi glavni razlog je njihova energetska neovisnost. Obnovljive izvore energije možemo podijeliti u dvije glavne kategorije. To su tradicionalni izvori kao što su biomasa i velike hidroelektrane, te novi obnovljivi izvori energije kao što su energija Sunca, vjetra, geotermalna energija i sl. Danas se oko 35% globalne energije dobiva iz obnovljivih izvora. Sunce isporučuje zemlji 15 tisuća puta više energije nego što čovječanstvo uspijeva potrošiti. To znači da, ako bi se samo upotrebljavala energija Sunca, mogle bi se zadovoljiti potrebe čovječanstva 15 puta. Obnovljivi izvori energije bi smanjili emisiju štetnog ugljičnog dioksida, povećali bi energetsku održivost sustava, smanjili bi onečišćenje okoliša i još mnogo toga.

Sunce i sunčevo zračenjeSunce je nama najbliža zvijezda te, neposredno ili posredno, izvor gotovo sve raspoložive energije na Zemlji. Sastoji se većinom od vodika (oko 75%) i helija, dok manje od 2% čine kisik, neon, željezo i drugi elementi. Sunce je zvijezda klase G2V koja spada u tzv. žute patuljke jer mu je vidljivi dio zračenja najintenzivniji u žuto-zelenom dijelu spektra. Oznaka G2 ukazuje na temperaturu površine Sunca koja iznosi oko 5500°C. Oznaka V pokazuje da Sunce stvara energiju nuklearnom fuzijom u sunčevoj jezgri gdje temperatura doseže oko 15 milijuna °C. Fuzija je proces kod kojeg spajanjem vodikovih atoma nastaje helij, uz oslobađanje velike količine energije. Svake sekunde na ovaj način u helij prelazi oko 600 milijuna tona vodika, pri čemu se masa od oko 4 milijuna tona vodika pretvori u energiju. Ova se energija u vidu svjetlosti i topline širi u svemir, pa tako jedan njezin mali dio dolazi i do Zemlje. Nuklearna fuzija se na Suncu odvija već oko 5 milijardi godina. Oslobođena sunčeva energija se širi u svemir i jedan dio iste dolazi i do Zemlje. Sunčevo zračenje pada okomito na vodoravnu plohu na površini Zemlje samo između obratnica, i to samo dva određena dana u godini (na obratnicama samo jedan dan). Sferičan oblik Zemljine površine smanjuje ozračenje na višim geografskim širinama jer sunčevo zračenje upada pod većim kutom, pa se energija raspodjeljuje na veću površinu. Na Slika 2.1 se vidi važnost geografske širine jer jednaka količina zračenja (A = B) pada na mnogo veću površinu u slučaju B' (više geografske širine), nego u slučaju A' (na ekvatoru). Gustoća energetskog toka po jedinici površine ovisi i o dnevnom hodu Sunca. Ozračenje ovisi o upadnom kutu Sunčevih zraka jer se u podne zračenje podijeli na manjoj površini, nego kad zračenje upada koso. Zemljina površina nije posve ravna pa će različiti dijelovi reljefa primati različite količine sunčevog zračenja (Matić, Z, 2007). Ta raspodjela ima veliku ulogu u brdovitim i planinskim predjelima, a naročito u područjima na višim zemljopisnim širinama, gdje su moguće velike razlike klime na malom prostoru. Zbog skraćenog vegetacijskog razdoblja i naglog pada srednjih temperatura zraka s porastom visine, prisojne (izložene Suncu) padine mogu biti ekonomski daleko važnije od osojnih (sjenovita strana padine).

Slika 2.1 Utjecaj sfernosti Zemlje na ozračenje (Matić, Z, 2007)Sunčevo zračenje koje dospijeva do vanjskog ruba Zemljine atmosfere naziva se ekstraterestičko zračenje. Ekstraterestičko zračenje (iradijacija) opisuje se gustoćom snage, odnosno omjerom snage sunčevog zračenja i jedinične površine ravnine okomite na smjer upadnih sunčevih zraka, a ova veličina naziva se intenzitet zračenja i izražava se u W/m2. Gustoća snage smanjuje se s udaljenosti od izvora zračenja. Zemlja se giba oko Sunca po eliptičnoj putanji, pa se i njihova međusobna udaljenost mijenja. Zbog toga gustoća snage na ulazu u Zemljinu atmosferu nije konstantna. Gustoća snage ektraterestričkog zračenja naziva se solarna konstanta[footnoteRef:1] i iznosi E0sr = 1367,7 W/m2. Solarna konstanta definirana je kao intenzitet sunčeva zračenja na ravnini površine od jednog metra kvadratnog postavljenoj okomito na smjer upadnih sunčevih zraka na srednjoj udaljenosti Zemlje od Sunca (149,6x106 km), ali izvan zemljine atmosfere. Prije ulaska u Zemljinu atmosferu, spektar sunčeva zračenja obuhvaća širok opseg valnih duljina λ od oko 120 nm do preko 10 μm. U navedenom opsegu obuhvaćeni su ultraljubičasti, vidljivi i infracrveni dio spektra. Na Slika 2.2 prikazane su valne duljine pojedinih dijelova spektra. Zračenje je najveće na valnoj duljini od 480 nm. Ultraljubičasti dio spektra sadrži oko 8%, vidljivi oko 45%, a infracrveni oko 47% ukupne energije zračenja. Maksimum energije zračenja je na valnoj duljini od λ = 0,476 μm.

Slika 2.2 Spektar elektromagnetskog zračenja (URL 1URL 1URL 1)Od ukupnog sunčevog zračenja koje dopire do vanjskog ruba Zemljine atmosfere oko 23% reflektira se natrag u svemir. Preostali dio zračenja prolazi kroz atmosferu prema površini Zemlje. Za razliku od ektraterestričkog zračenja čije su promjene male, sunčevo zračenje na površini Zemlje je vrlo promjenjivo i ovisi o faktorima kao što su atmosferski utjecaji (uključujući apsorpciju i raspršenje), lokalne promjene u atmosferi (kao što su vodena para, oblaci i smog), geografskom položaju te dobu dana i godine. Prilikom prolaska kroz Zemljinu atmosferu dolazi do apsorpcije i raspršenja sunčevog zračenja. Posljedice ovih pojava su slabljenje intenziteta i promjena spektralnog sadržaja sunčevog zračenja. Slabljenje intenziteta sunčevog zračenja uslijed refleksije, apsorpcije i raspršenja iznosi oko 48% u odnosu na ekstraterestičko zračenje. Spektar sunčevog zračenja koje dolazi do Zemljine površine obuhvaća valne duljine od 300 nm do 2500 nm. Oko 70% ukupnog sunčevog zračenja nesmetano prođe kroz atmosferu. sunčevo zračenje do neke točke na površini Zemlje putuje kroz deblji ili tanji sloj atmosfere. Dužina puta sunčevog zračenja kroz Zemljinu atmosferu ekvivalentira se optičkom masom zraka koja se označava sa m. Optička masa zraka je omjer stvarne dužine puta koji prolaze upadne zrake najkraćeg mogućeg puta sunčevih zraka kroz atmosferu. Put sunčeva zračenja kroz Zemljinu atmosferu najkraći je kada je Sunce u zenitu. Što je optička masa zraka veća, izraženije je slabljenje sunčevog zračenja prolaskom kroz atmosferu. Vrijednost optičke mase zraka ovisi o kutu visine Sunca γs i atmosferskom tlaku na mjestu promatranja p, koji ovisi o nadmorskoj visini mjesta (Slika 2.3). Ako se zanemari zakrivljenost Zemlje i lom sunčevih zraka u atmosferi, uz pretpostavku da je atmosferski tlak stalan, vrijedi:

gdje je:ϑs – zenitni kut Suncaγs – kut visine SuncaU nastavku pogledati Slika 2.3 Visina Sunca i zenitna udaljenost (Smaka, S 2016)3Slika 2.3 Visina Sunca i zenitna udaljenost (Smaka, S 2016)Optička masa zraka je m = 0 za ekstraterestičko zračenje. Kad je Sunce u zenitu, odnosno kad sunčeve zrake padaju okomito na površinu mora, tada je m = 1, a u slučaju kad kut između sunčevih zraka i zenita iznosi ϑs = 60° (γs = 30° iznad horizonta), optička masa zraka je m = 2. Ovisnost spektra sunčeva zračenja o optičkoj masi zraka obično se označava sa AMm, pa se ekstraterestičko zračenje označava sa AM0, AM1 je zračenje koje dolazi do površine mora ako je ϑs = 0°, itd. S obzirom da intenzitet i spektar sunčeva zračenja na površini Zemlje ovise o različitim faktorima, za međusobnu usporedbu solarnih ćelija definirani su standardni uvjeti ispitivanja. Pri ispitivanjima solarnih ćelija i modula koji su namijenjeni instaliranju na Zemlji, kao referentni spektar uzima se AM1,5 raspodjela zračenja. To je zračenje koje dolazi do površine mora ako je kut visine Sunca γs = 41,8°. Za solarne ćelije i module namijenjene korištenju van Zemljine atmosfere, npr. na svemirskim vozilima i letjelicama, referentni spektar je AM0.Ukupno sunčevo zračenje koje dospijeva do površine Zemlje sastoji se od dvije komponente: direktne i difuzne (raspršene). Direktno solarno zračenje dopire do plohe u obliku paralelnih zraka direktno iz prividnog smjera Sunca. Difuzno solarno zračenje nastaje raspršenjem direktnog sunčevog zračenja na atomima i molekulama plinova i česticama nečistoća na atmosferi. Ovo zračenje dolazi na plohu (uređaj) iz svih smjerova neba, a raste s povećanjem količine vodene pare i čestica nečistoća u atmosferi te oblačnosti. Nakon prolaska kroz atmosferu, sunčevo zračenje (direktno i difuzno) nailazi na tlo, vodenu ili neku drugu površinu. Veći ili manji dio zračenja će se odbiti (reflektirati) ovisno o svojstvima podloge na koju naiđe. Svojstvo podloge da odbije zračenje izražava se koeficijentom refleksije ili albedom. Potpuno bijelo tijelo ima albedo 1 jer potpuno odbija zračenje, a potpuno crno tijelo ima albedo 0. Ako tijelo odbija polovicu zračenja koje pada na njega, znači da ima albedo 0,5. U proračunima se najčešće uzima vrijednost albeda koja odgovara travnatoj površini i iznosi 0,2 (Smaka, S2016).Ploha (uređaj) postavljena pod određenim kutom u odnosu na Zemljinu površinu, pored direktnog i difuznog zračenja, prima i zračenje odbijeno od tla, vode ili okolnih predmeta. Dakle, ukupno (globalno) sunčevo zračenje koje dopire do nagnute plohe sastoji se od tri komponente:direktno sunčevo zračenje koje upada na plohu,difuzno sunčevo zračenje koje dolazi do dijela neba koji se nalazi iznad plohe,odbijeno (reflektirano) zračene koje dolazi od tla, vodenih površina i okolnih predmeta.Ukupna količina sunčevog zračenja na horizontalnu površinu naziva se ukupno ili globalno zračenje. Globalno zračenje se sastoji od direktnog, difuznog i odbijenog sunčevog zračenja. Mjerna jedinica globalnog zračenja je W/m2.Drugi, šire prihvaćen pojam u znanstvenim krugovima je insolacija, odnosno trajanje sunčeve insolacije. Pojam insolacija odnosi se na gustoću sunčevih zraka na određenoj površini, uz određenu orijentaciju, kroz određeno vrijeme. Proizvod ukupnog zračenja i vremena daje nam insolaciju. Mjeri se u Wh/k2 ili kWh/m2. Energija sunčevog zračenja koja dopire do površne Zemlje ovisi u prvom redu od trajanja insolacije (broju sunčanih sati), dok trajanje insolacije ovisi od geografske širine i od godišnjeg doba. Podaci o energiji sunčevog zračenja najčešće su prikazani kao prosječne vrijednosti. Prosječna mjesečna ili godišnja energija sunčevog zračenja na nekoj lokaciji dobiva se kao aritmetička sredina za sve dane u promatranom mjesecu odnosno godini (Umihanić i dr., 2015).POTENCIJAL SUNČEVOG ZRAČENJA Konvencionalni izvori energije (ugljen, nafta, plin, nuklearna goriva) ograničeni su i iscrpljivi, a energetski sektor većim je dijelom uzrok emisije SO2, NIx te osobito stakleničkog plina CO2, koji najvećim dijelom doprinosi globalnom zagrijavanju i klimatskim promjenama. Globalno zagrijavanje za sobom nosi niz negativnih posljedica kao što su poplave, suše, požare, otapanje ledenjaka, izumiranje biljnih i životinjskih vrsta, probleme u poljoprivredi i dr (Slika 2.4). Onečišćenje okoliša je još jedan negativni efekt korištenja tradicionalnih izvora energije. Upotrebom fosilnih goriva također se drastično smanjuje ukupna površina šuma u svijetu te imaju negativan utjecaj na zdravlje ljudi. Svijetu treba sve više i više energije. Povećanje populacije je u porastu te sve više ljudi želi živjeti u velikim gradovima. Predviđa se da će do 2050. godine još dvije i pol milijarde ljudi više živjeti u urbanim područjima, a broj gradova s više od 10 milijuna stanovnika će narasti s postojećih 26 na 38 do 2030. godine, od kojih je većina na području Azije i Afrike. Zbog toga će se javiti problemi s dostupnošću energenata te će se narušiti ekološki održiv energetski razvoj. Jedan od načina stagniranja eksponencijalno rastućeg globalnog zatopljenja, smanjenja onečišćenja okoliša te smanjenja upotrebe ograničenih izvora fosilnih goriva je korištenje obnovljivih izvora energije.

Slika 2.4 Negativni efekti korištenja konvencionalnih izvora energije (URL 2)Obnovljive izvore energije možemo podijeliti u dvije glavne kategorije: tradicionalne obnovljive izvore energije poput biomase i velikih hidroelektrana, te na nove obnovljive izvore energije poput energije Sunca, energije vjetra, geotermalne energije itd. Iz obnovljivih izvora energije danas se dobiva skoro 35% ukupne svjetske energije. Ostatak energetskih potreba se pokriva upotrebom neobnovljivih izvora energije i to uglavnom fosilnih goriva (ugljen, nafta, prirodni plin). Postoji više razloga zašto su fosilna goriva i dalje dominantni izvori energije. Prvi razlog je jer su to tradicionalni izvori s drugom poviješću, drugi jer je početna cijena ovakve vrste izvora energije niska te konačno treći razlog jer slaba tehnološka podrška sektoru obnovljivih izvora energije. Čistoća obnovljivih izvora energije je glavni argument zašto bi se trebalo zagovarati upotreba istih. Drugi važan argument je njihova energetska neovisnost. Sunčeva energija bi, kao izrazito prihvatljiv obnovljivi izvor energije, u bliskoj budućnosti mogla postati glavni nositelj ekološki održivog energetskog razvoja. Tehnički potencijal energije sunčeva zračenja koji padne na neku građevinu nekoliko je puta veći od potreba takve zgrade za energijom, a može se vršiti pretvorba energije sunčeva zračenja u električnu ili termičku energiju. Teoretski, potencijal energije sunčeva zračenja daleko je veći od ostalih obnovljivih izvora energije (Slika 2.5).

Slika 2.5 Potencijal energije sunčevog zračenja (Smaka, S2016)

Tehnički iskoristiv potencijal sunčeve energije, dakle onaj koji se danas tehnički i tehnološki može iskoristiti za pretvorbu energije sunčeva zračenja u električnu i termičku, još je uvijek veći od ukupne svjetske potrošnje energije. Točnije, godišnja insolacija (120 000 TW) je 7500 veća od ukupne energetske potrošnje (Barbir, F., 2017). Prema Smaka, Si (2016), simulacije potrošnje energije pokazuju da će do 2050. godine ukupna potrošnja energije iznositi oko 1190 EJ. To znači da će udio obnovljivih izvora energije biti veći od konvencionalnih (klasičnih) izvora energije. Osim toga, predviđeno je da će se korištenje primarnom energijom 2100. godine uglavnom sastojati od kombinacije različitih čistih izvora energije među kojima sunčeva energija ima vodeću ulogu.POLOŽAJ I POTENCIJAL BIH PO PITANJU SOLARNE ENERGIJE Na Slika 2.6 je prikazana karta prosječnih vrijednosti godišnje količine zračenja (kWh) po m2 u Europi. Bosna i Hercegovina ima prosječnu godišnju količinu zračenja veću u odnosu na sjevernu Europu. Ako se usporedi takav solarni potencijal s drugim europskim zemljama (Njemačka, Poljska, Švedska i sl.) koje značajno koriste sunčevu energiju, Bosna i Hercegovina čiji je kapacitet 10% - 30% veći od kapaciteta navedenih zemalja ne iskorištava dovoljno isti. Prema istraživanjima, potencijal solarne energije u BiH su oko 70,5 milijuna GWh/godišnje. Dakle, BiH ima povoljan geografski položaj što se tiče potencijala sunčeve energije. Bosna i Hercegovina leži u pojasu prosječne ozračenosti (JI Europa) čije se godišnje vrijednosti kreću u granicama od 1600 kWh/m2 do 1800 kWh/m2 za južne dijelove i u granicama od 1200 kWh/m2 do 1600 kWh/m2 za sjeverne dijelove (Slika 2.6).

Slika 2.6 Prosječne vrijednosti godišnje količine zračenja na horizontalnu plohu za područje Europe (od 2004. do 2010. godine) (URL 3)Ukoliko promotrimo Slika 2.7, možemo zaključiti da će zbog različite količine zračenja, za različite dijelove BiH, biti i različita proizvodnja, odnosno dobit električne energije. Grad Livno se nalazi u jugozapadnoj BiH što je gotovo najpovoljniji položaj što se tiče insolacije. Godišnja količina sunčeve energije je za to područje između 1350 kWh/m2 i 1201450 kWh/m2 što je vrijednost pri vrhu skale prosječne godišnje ozračenosti čitave BiH. Jedino krajnja južna područja imaju veću količinu sunčeve energije po m2. U Bosni i Hercegovini vrijednost dnevne količine zračenja na horizontalnu površinu kreću se od 3,2 kWh/m2 (Bosanski Brod) do 4,3 kWh/m2 (Trebinje).

Slika 2.7 Potencijal sunčeve energije u BiH s vrijednostima globalnog zračenja (URL 3) OSNOVNI PRINCIPI DIREKTNOG ISKORIŠTAVANJA ENERGIJE SUNCA Sunčeva energija koja dospije na površinu Zemlje djelomično se može iskoristiti za aktivno dobivanje toplinske i električne energije. Dakle, postoje dva osnovna načina pretvorbe sunčeve energije u neki drugi oblik energije:toplinska pretvorba – pretvorba sunčeve energije u toplinsku energiju (solarni kolektori),fotonaponska pretvorba – direktna pretvorba sunčeve u električnu energiju (solarni paneli).U nastavku ćemo se fokusirati na korištenje fotonaponskih ćelija (fotonaponska pretvorba), pa će ostali načini korištenja sunčeve energije biti opisani samo ukratko (toplinska pretvorba).Sunčani toplovodni sustav je glavni dio bilo kojeg toplinskog solarnog sustava. Kolektor apsorbira energiju sunčevog zračenja i pretvara je u termičku energiju tj. u toplinu. Toplina se nadalje može iskoristiti za zagrijavanje vode ili zraka, odnosno za njihovo hlađenje. Pretvorba sunčeve energije u toplinsku temelji se na apsorpciji sunčeve svjetlosti koja upada na površinu kolektora. Količina apsorbirane energije ovisi o spektralnoj razdiobi svjetlosti i karakteristikama materijala od kojih je izrađena površina. Najveća količina sunčeve energije koja se pretvara u toplinu u solarnim kolektorima (oko 50%) sadržana je u vidljivom dijelu spektra sunčeva zračenja s valnim duljinama između 400 nm i 750 nm. Toplinski solarni kolektori mogu se podijeliti na različite načine, a najčešće se dijele prema mogućnosti zakretanja i radnoj temperaturi. Koriste se uglavnom za grijanje bazena i prostorija. Pločasti sunčevi kolektori pružaju godišnju efikasnost do 60%, a kao radni fluid koriste vodu ili propilen glikol. Vakuumski solarni kolektori imaju iste navedene karakteristike, osim što kao radni medij koriste i alkohol. Postoje i sustavi za hlađenje pomoću sunčeve energije. Navedeni sustavi su pogodniji za hladne klime s manjom insolacijom (Dović, D.2017).Fokusiranje sunčeve energije upotrebljava se za pogon velikih generatora ili toplinskih pogona. Fokusiranje se postiže pomoću mnogo leća ili češće pomoću zrcala složenih u tanjur ili konfiguraciju tornja. Do sada su napravljeni demonstracijski sustavi koji imaju izlaznu snagu iznad 10 MW. Ti sustavi imaju mogućnost rada preko noći i u slučaju nepovoljnih vremenskih uvjeta.Fotonaponska pretvorba sunčevog zračenjaDirektna konverzija sunčeve energije u električnu energiju događa se u solarnim (sunčevim, foronaponskim) ćelijama. Rad takvih ćelija temelji se na principu fotoelektričnog efekta. Odnosno, kad se sunčevo zračenje apsorbira u solarnoj ćeliji, na njezinim se krajevima pojavljuje elektromotorna sila tako da se ćelija obasjana sunčevim zračenjem može koristiti kao izvor električne energije (Kulišić, P.).Primarni ciljevi koji se postavljaju pri istraživanjima solarnih ćelija su povećanje faktora korisnosti pretvorbe sunčeve energije u električnu i smanjenje cijene komercijalno dostupnih solarnih ćelija. Solarne ćelije izrađuju se od različitih tipova poluvodičkih materijala, koji mogu biti složeni u različite strukture. Ipak, do danas je tehnologija proizvodnje solarnih ćelija temeljena na kristalnom siliciju ostala dominantna jer je, zahvaljujući primjeni u elektroničkoj industriji, ova tehnologija dosta raširena i poznata, a dokazana je i njena pouzdanost. Elektromagnetsko zračenje Sunca ima dualnu prirodu, odnosno ponaša se kao val i kao čestica foton). Fotoni su čestice bez naboja koje se u vakuumu kreću brzinom svjetlosti, te posjeduju energiju. U metalima i poluvodičima postoje elektroni koji su valentni (vezani u atome) ili slobodni. Valentni elektron postaje slobodan kada dobije energiju jednaku ili veću od energije veze. Energija veze predstavlja energiju kojom je elektron vezan za atom u nekoj od atomskih veza. U slučaju fotonaponskog efekta, valentni elektron postaje slobodan pri sudaru s fotonom ako je energija fotona veća od energije veze elektrona, pri čemu se preostali dio energije pretvara u kinetičku energiju slobodnog elektrona. Slobodni elektroni dobiveni fotonaponskim efektom nazivaju se fotoelektroni. Energija veze elektrona ovisi o vrsti materijala. Ako je energija fotona manja od energije veze, elektron se neće osloboditi, pa je poželjno da materijal u kojem se odvija pretvorba energije Sunca u električnu energiju ima što manju energiju veze.Solarna ćelija je u osnovi spoj P i N tipa poluvodiča. Na Slika 2.8 je prikazan poprečni presjek silicijeve solarne ćelije. Na površini pločice P tipa poluvodiča difundirane su primjese (npr. fosfor), tako da na tankom površinskom sloju nastane područje N tipa poluvodiča. Da bi se skupili slobodni elektroni nastali nakon sudara s fotonima iz sunčeva zračenja, na prednjoj površini ćelije nalazi se metalni kontakt u obliku rešetke koja pokriva do 5% površine, tako da gotovo ne utječe na apsorpciju sunčevog zračenja. Stražnja strana ćelije u potpunosti je prekrivena metalnim kontaktom. Prednja površina ćelije može biti prekrivena prozirnim slojem koji smanjuje refleksiju sunčeve svjetlosti (Smaka, S2016).

Slika 2.8 Solarna ćelija kao spoj P i N tipa poluvodiča (Kulišić, P.1991)P tip poluvodiča ima visoku koncentraciju šupljina, koje su nositelji pozitivnog naboja, i nisku koncentraciju elektrona. N tip poluvodiča ima visoku koncentraciju elektrona i vrlo nisku koncentraciju šupljina. Spajanjem P i N tipa poluvodiča javlja se difuzno kretanje većinskih nositelja naboja, odnosno proces prijelaza pokretnih naboja koji nastaje kao posljedica razlike u koncentracijama na različitim mjestima. Naboji će se kretati od mjesta veće koncentracije prema mjestu manje koncentracije, odnosno elektroni se difuzno počinju kretati sa N strane na P stranu, a šupljine se difuzno kreću sa P strane na N stranu.Međutim, nakon prijelaza većinskih nositelja na suprotnu stranu, oni nailaze na veliku koncentraciju nositelja suprotnog predznaka. Kad se susretnu suprotni nositelji, elektron i šupljina, oni se rekombiniraju: elektron popuni šupljinu i oboje prestaju postojati kao slobodni nositelji. Zato će i s jedne i s druge strane oko mjesta kontakta nastati područje u kojemu je znatno smanjena koncentracija slobodnih nositelja naboja. Ovo područje se zove osiromašeno područje. U blizini kontakta na N strani ostaju pozitivni donorski ioni, a na P strani ostaju negativni akceptorski ioni. Između ovih naboja formira se električno polje kontakta orijentirano od N prema P strani. Kada nakon sudara valentnog elektrona s fotonom nastupi proces prijelaza valentnog elektrona u slobodno stanje, kao nusproizvod nastaje i šupljina. Ako par elektron-šupljina nastane daleko od osiromašenog područja PN spoja, moguće je da se rekombiniraju prije nego ih razdvoji električno polje kontakta. Međutim, par koji nastane uz osiromašeno područje ili u njemu, izložen je djelovanju električnog polja kontakta uslijed kojeg dolazi do privlačenja šupljine prema P strani poluvodiča, a elektrona prema N strani poluvodiča. Dakle, fotoelektroni i šupljine u poluvodičima gomilaju se na suprotnim krajevima i na taj način stvara se razlika potencijala, odnosno napon na krajevima spoja. Dakle, kad se solarna ćelija osvijetli, kontakt na P-dijelu postaje pozitivan, a na N-dijelu negativan. Ako se taj spoj priključi na vanjsko električno trošilo, npr. otpornik ili sijalica, dolazi do usmjerenog kretanja elektrona u jednom smjeru, odnosno proizvodnje električne energije. Na trošilu se električna energija pretvara u neki drugi oblik energije, pri čemu elektroni raspršuju dio energije i vraćaju se u počeno stanje tako da cijeli proces može ponovno započeti. Dakle, s obzirom da se elektroni uvijek kreću u jednom smjeru, solarna ćelija izložena sunčevom zračenju se ponaša kao izvor istosmjerne struje. Na Slika 2.9 je prikazan princip rada solarne ćelije (Kulišić, P.1991).

Slika 2.9 Princip rada solarne ćelije (Smaka, S2016)Postoje različiti faktori koje je moguće izračunati, kao što je faktor ispune solarne ćelije ili faktor korisnosti. U svrhu ovog rada, zanimljiv je posljednje navedeni faktor. Faktor korisnosti solarne ćelije η definira se kao odnos maksimalne električne snage ćelije i ukupne snage sunčevog zračenja koje pada na ćeliju:

gdje je:Im – struja u točki maksimalne snageIks – struja kratkog spojaUm – napon u točki maksimalne snageUok – napon otvorenog krugaF – faktor ispune solarne ćelijeG – intenzitet sunčevog zračenjaA – površina solarne ćelijeFaktor korisnosti solarne ćelije je veći što je faktor ispune[footnoteRef:2] bliži jedinici i što je veći iznos struje kratkog spoja.Promjena intenziteta ozračenja (iradijacije) značajno utječe na U-I karakteristiku[footnoteRef:3] ćelije. Intenzitet ozračenja ovisi o čitavom nizu parametara kao što su kut upada sunčevih zraka, doba dana i godine, utjecaj atmosferskih prilika, zasjenjivanje ćelije od strane okolnih objekata i sl. Promjena snage solarne ćelije u ovisnosti o iradijaciji prikazana je na Slika 2.10. Maksimalna snaga približno linearno ovisi o intenzitetu sunčevog zračenja.

Slika 2.10 Ovisnost snage solarnih ćelija o intenzitetu sunčeva zračenja (Smaka, S2016)Pri većim vrijednostima serijske otpornosti dolazi do smanjenja faktora korisnosti ćelije. Temperatura solarne ćelije može doseći vrlo visoke vrijednosti ako je intenzitet sunčevog zračenja veći, ako su više temperature okolnog zraka i ako je u pitanju nedostatak vjetra. Razvoj solarnih ćelija je prošao kroz tri generacije, koje karakterizira korištenje sljedećih poluvodičkih materijala i tehnologija:prva generacija – solarne ćelije temeljene na korištenju monokristalnog silicija (c-Si) i polikristalnog silicija (p-Si),druga generacija – tankoslojne ili tanki film (thin-film) solarne ćelije temeljene na korištenju amorfnog silicija (a-Si) i spojevima poluvodičkih materijala kao što su galij-arsenid (GaAs), bakar-indij-galij-selenid (CIGSe) i kadmij-telurid (CdTe) te organske i hibridne solarne ćelije,treća generacija – višespojne (kaskadne, multi-junction) solarne ćelije, ćelije s međupojasevima, ćelije s vrućim nosiocima, ćelije s pretvorbom sunčevog spektra itd.Pogledati Slika 2.11.

Slika 2.11 Neki od tipova fotonaponskih ćelijaU Tablica 2.1 su prikazane neke karakteristike navedenih tipova solarnih ćelija. Sukladno istim, u praksi su najčešće korištene monokristalne, polikristalne i tankoslojne fotonaponske ćelije.Tablica 2.1 Karakteristike različitih tipova solarnih ćelijaTip solarne ćelijeFaktor korisnosti [%]Neke karakteristikec-Si14 - 18najčešće korištene u praksi, proizvode više energije, okrugle pločice, silicij čest element u prirodi, niska cijena proizvodnjep-Si10 -13brža i jeftinija proizvodnja polikristalnog silicija, pravokutne pločice, silicij čest element u prirodi, niska cijena proizvodnjes-Si10,5 (u laboratorijskim uvjetima)10 (u početnom stanju)6-8 (u stabilnom stanju)faktor korisnosti se smanjuje kroz vremenski period nakon prvog izlaganja sunčevoj svjetlosti, niži faktor korisnosti, koriste se u opremi gdje je potrebna mala električna snaga (ručni satovi, džepni kalkulatori i sl.)CdTe16,5dobra svojstva i jeftina proizvodnja ali se ne koriste radi sumnji u kancerogenost kadmija (teški metal)CIGSe22,6 (u laboratorijskim uvjetima)15 (u komercijalnim svrhama)CIGSe ima visok koeficijent apsorpcije, pa je potreban tanak sloj materijalaGaAs44,4 (kad je sunčevo zračenje fokusirano)30 (kad zračenje nije fokusirano)galij je rijedak element u prirodi, a arsen kancerogen, visok koeficijent apsorpcije

Izlazni napon i snaga jedne solarne ćelije su relativno mali. S ciljem postizanja viših napona i osiguranja potrebne snage, gotove solarne ćelije se međusobno spajaju električki, postavljaju na nosivu površinu i tako formiraju solarni moduli. Solarni paneli se potom konstruiraju električkim spajanjem solarnih modula i njihovim postavljanjem u kućište. Više serijski spojenih solarnih panela čine solarnu matricu. U nastavku pogledati Slika 2.12.

Slika 2.12 Solarna ćelija < modul < panel < matricaPostoji mnogo čimbenika koji utječu na rad i efikasnost fotonaponskih sustava što ima za posljedicu i utjecaj na proizvodnju električne energije, odnosno energetsku dobit. Ti faktori su vezani za geografski položaj lokacije od interesa, odnosno za klimatske uvjete i za prostornu orijentaciju fotonaponskih sustava. U klimatske uvjete spadaju: broj sunčanih dana u godini, stanje atmosfere (vedro, poluoblačno, oblačno) i zagađenost atmosfere. S obzirom da se na njih ne može utjecati, posebnu pažnju treba posvetiti prostornoj orijentaciji fotonaponskih sustava. Prostorna orijentacija, odnosno pozicija fotonaponskih sustava definirana je preko nekoliko kutova u odnosu na Zemlju i Sunce. To su kut azimuta i kut inklinacije (Slika 2.13). Kut nagiba površine ili inklinacija je kut između površine solarnog prijamnika i horizontalne ravnine (na Slika 2.13– β). Kut orijentacije površine ili azimut je kut između pravca juga i projekcije n' prave normale n (na Slika 2.13– γ).

Slika 2.13 Optimalni kutovi inklinacije i azimuta za postavljanje fotonaponskog sustava

OPTIMALNI KUT INKLINACIJE I AZIMUTA TE ANALIZA SOLARNOG POTENCIJALA GRADA LIVNA ZA 2015. GODINUPrema radu Umihanić i dr., (2015) za grad Livno (lokacija: 43°49'35'' sjeverno te 17°00'37'' istočno) optimalan kut inklinacije iznosi 30° te kut azimuta 3°. Proizvodnja električne energije je najveća kad je količina sunčevog zračenja koje dospijeva do fotonaponskog sustava najveća moguća. Da bi to bilo realizirano, fotonaponski sustav treba postaviti u optimalan položaj prema Suncu. Optimalan položaj je funkcija geografskog položaja i različit je za različite lokacije na Zemlji. Također, isti je funkcija vremena, odnosno doba dana i godine. Pomoću softvera PVGIS Umihanić i dr. (2015) su izračunali prethodno navedene kutove inklinacije i azimuta te su isti uzeti kao fiksni. Nominalna snaga fotonaponskog sustava je 1 kW. PVGIS pruža popis solarnih energetskih resursa i procjenu proizvodnje električne energije iz fotonaponskih sustava temeljen na geografskoj karti u Europi, Africi i jugozapadnoj Aziji. Kao optimalni solarni paneli su korišteni kadmij telurid (CdTe) tipovi panela zbog toga što imaju najmanju emisiju štetnih plinova u životnom ciklusu te zbog toga što je utrošak energije za proizvodnju CdTe modula najmanji od svih fotonaponskih modula. Konačno, parametri koji su korišteni za izračun proizvodnje električne energije za grad Livno su:nominalna snaga fotonaponskog sustava 1 kW (CdTe)procijenjeni gubici zbog temperature i slabog zračenja: 1,3% (koristeći lokalne temperature okoline)procijenjeni gubitak zbog efekta refleksije: 2,9%ostali gubitci (kablovi, invertor i sl.): 14,0%kombinirani gubici fotonaponskog sustava: 17,5%Na Slika 2.14 je prikazana simulacija proizvodnje električne energije za različite dijelove BiH po mjesecima.

Slika 2.14 Grafički prikaz moguće proizvodnje električne energije iz fotonaponskog sustava snage 1 kW po mjesecima za različite dijelove BiH (Umihanić i dr., 2015)Na Slika 2.15 je dan grafički prikaz moguće proizvodnje električne iz fotonaponskog sustava na godišnjem nivou za nekoliko gradova u BiH.

Slika 2.15 Moguća proizvodnja električne energije fotonaponskih sustava od 1 kW za različite lokacije u BiHUkoliko analiziramo rezultate istraživanja navedenog rada vidimo da je proizvodnja električne energije fotonaponskog sustava snage 1 kW za grad Livno oko 1350 kWh/m2, što je gotovo najviše za sve analizirane gradove (osim Trebinja i Mostara). Ukoliko pogledamo Slika 2.14 i razmotrimo proizvodnju električne energije po mjesecima, optimalni rezultati su za razdoblje između srpnja i kolovoza (oko 170 kWh/m2), a najmanja iskoristivost Sunca kao izvora energija je u mjesecu prosincu (negdje oko 50 kWh/m2) za grad Livno. Ukupna količina energije godišnje je zapravo zbroj količine energije po mjesecima. Navedeni rezultati su reprezentativni za 2015. godinu.Navedeni rad će pomoći pri izradi ovog diplomskog rada. Jedan od podataka koji će nam koristiti je prosječna količina energije svih mjeseci koja je zapravo aritmetička sredina podataka za svaki mjesec kroz broj mjeseci u godini. Jedan podatak je zapravo količina energije za jedan mjesec za fotonaponski panel snage 1 kW. Moguće je koristiti aritmetičku sredinu jer je graf proizvodnje električne energije približno simetričan (Slika 2.14). Međutim, izračunat ćemo i medijan podataka, tj. vrijednost koja je točno u sredini svih vrijednosti, odnosno od ukupnih podataka postoji 50% podataka koji imaju veću, te 50% podataka koji imaju manju vrijednost od iste.Promotrimo grafički prikaz na slici 2.14. Količina energije po mjesecima redom iznosi: siječanj – 55 kWh, veljača – 65 kWh, ožujak – 110 kWh, travanj – 125 kWh, svibanj – 140 kWh, lipanj – 150 kWh, srpanj – 170 kWh, kolovoz – 160 kWh, rujan – 140 kWh, listopad – 110 kWh, studeni – 65 kWh, prosinac – 50 kWh. Prosječna reprezentativna mjesečna količina energije, kao aritmetička sredina podataka za svaki mjesec, za fotonaponski panel snage 1 kW iznosi: To je identično količini energije za mjesec ožujak. Uzet ćemo u obzir datum 1.3. jer je to količina energije za početak mjeseca te koja raste prema mjesecu travnju (promatrati graf na Slika 2.14. Također će biti izrađene karte za datume s minimalnom količinom energije te maksimalnom količinom energije (1.12. i 1.7.). Godišnja količina energije za grad Livno iznosi oko 1350 kWh za fotonaponski panel snage 1 kW. Medijan podataka iznosi 117,5 kWh. Ista je vrijednost izračunata u softveru Microsoft Excel pomoću naredbe MODE. Ta je vrijednost količine energije točno između ožujka i travnja, te će se u ovom slučaju kao reprezentativni datum smatrati 15.3. Budući da je očekivana sunčeva radijacija slična kao i za datum 1.3. nema smisla provoditi analizu za oba datuma. Prethodno navedena analiza se odnosi na 2015. godinu. U poglavlju će se odraditi ista analiza ali za 2019. godinu te će se provesti usporedba rada Umihanić i dr., (2015) te analize u softveru SAGA GIS 2.1.2 s ulaznim podacima prikazanim u Tablica 3.1.Na web-izvoru Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) također je moguće jednostavno dobiti informacije o optimalnom kutu inklinacije i azimuta za postavljanje solarnih panela te prosječnu količinu sunčevog zračenja za cijelu godinu s intervalom od 1 mjesec (URL 16). Potrebne su samo koordinate lokacije. Na Slika 2.16 su prikazani rezultati dobiveni na prethodno navedenom izvoru s unesenim koordinatama grada Livna za 2019. godinu.

Slika 2.16 Analiza na web-izvoru PVGIS

Vidimo da su rezultati analize u PVGIS-u slični prethodno objašnjenom radu. Rezultati se odnose na 2019. godinu. Optimalan kut inklinacije je 34°. U nastavku će se provesti slična analiza. Dakle, cilj je dobiti količinu sunčevog zračenja po mjesecima, količinu zračenja za specifične datume te rezultate vizualizirati. U PVGIS-u su dostupni samo numerički podaci. Podatak o inklinaciji bit će korišten u daljnjoj analizi.

ANALIZA SOLARNOG POTENCIJALA ZA PODRUČJE UŽEG CENTRA GRADA LIVNAULAZNI PODACIJedan od ulaznih podataka za izračun solarnog potencijala je digitalni model reljefa. Postoje različiti komercijalni izvori satelitskih snimki koji daju dobru rezoluciju. Primjer su pankromatske snimke rezolucije 0,46 i 8-kanalne multispektralne snimke rezolucije 1,84 m koje nudi komercijalni satelit za promatranje Zemlje – WorldView-2. Međutim, besplatno dostupne satelitske snimke je moguće pronaći na stranicama USGS (URL 5). Na tom izvoru direktno su dostupni besplatni digitalni modeli reljefa koji su jedan od ulaznih podataka za analizu solarnog potencijala u slobodnom softveru SAGA GIS 2.1.2. Konkretno, za izračun rastera insolacije koristit ćemo jedan od dva digitalna modela reljefa za područje od interesa. U obzir su uzeti SRTM-1 DMR koji pruža rezoluciju od 1'' (30 x 30 m) te ASTER DMR koji pruža istu rezoluciju. Pretraživanjem različitih besplatno dostupnih snimki zaključeno je da ova dva DMR-a pružaju najbolju rezoluciju. Osim toga koristit ćemo besplatne satelitske snimke Sentinel-2 čiji određeni kanali (konkretno drugi, treći, četvrti i osmi – Slika 3.1) pružaju rezoluciju od 10 x 10 m. Sentinel-2 snimke će nam poslužiti u doprinosu detaljnosti prikaza.ASTER je napredni višespektralni optički senzor lansiran na NASA-inoj svemirskoj letjelici Terra. Senzor ASTER pokriva 14 spektralnih područja (od vidljivog do infracrvenog). Dodatni senzor koji pokriva blisko infracrveno područje i prikuplja podatke o reljefu s razlučivošću od 15 m dodan je na stražnji dio letjelice. Globalni DMR ASTER pokriva područje Zemlje između 85°S i 53°J u razlučivosti od 1''. Visine iz globalnog DMR-a ASTER dane su u geografskom koordinatnom sustavu i referencirane na horizontalni datum WGS84, dok su poljem ubrzanja sile teže povezane preko vertikalnog datuma EGM96. Do sada su javno publicirane dvije inačice globalnog DMR-a ASTER. Prva inačica daje razlučivost od 1'' te vertikalnu točnost od ±20 m. Veću vertikalnu točnost pruža druga inačica, a ona iznosi oko ±17 m. ASTER se distribuira u obliku granula koje sadrže dvije datoteke: visine i ocjenu točnosti. Svaka granula opisuje područje 1° (3601 x 3601 vrijednosti visina). Datoteka s ocjenama točnosti sadrži informacije o broju stereosnimaka za svaku vrijednost visine. Primjerice, u područjima malom prekrivenošću oblacima i visokog prioriteta korišten je veći broj stereosnimaka, dok su se u područjima jake naoblake i planina koristile samo dvije snimke (Varga, M., Bašić T., 2013)Misija SRTM bila je prva satelitska misija koja je rezultirala izradom globalnog digitalnog DMR-a visoke razlučivosti s pokrivenošću od 60°S do 56°J geografske širine i prikupljanjem interferometrijskih podataka za oko 80% površine Zemlje. SRTM radar je letio na približno 233 m nadmorske visine. Predstavlja napredak kvalitete i detaljnosti DMR-ova. Neke globalne DMR inačice napravljene su iz prikupljenih podataka uključujući i modele SRTM-1 razlučivosti 30 x 30 m ili 1'', SRTM-3 razlučivosti 90 x 90 m ili 3'', SRTM-15 razlučivosti 500 x 500 m ili 15'' te SRTM-30 razlučivosti 900 x 900 m ili 30''.Svaka Sentinel misija zasnovana je na konstelaciji od dva satelita kako bi bio ispunjen zahtjev pokrivenosti satelitima. U Sentinel misije su ugrađene različite tehnologije poput instrumenata za snimanje radarskih i multisprektralnih snimaka za praćenje zemlje, oceana i atmosfere i sl. Svim Sentinel misijama i satelitima na kojima se zasniva Copernicus program, upravlja Europska svemirska agencija. Sentinel-2, kao jedna od šest misija, je polarno orbitalna multispektralna misija snimanja visoke rezolucije za praćenje zemljišta i daje snimke vegetacije, pokrova tla i vode, unutarnjih vodenih tokova i obalnih područja. Sentinel-2 također dostavlja informacije za servise hitnih slučajeva. Sentinel-2A lansiran je 23. lipnja 2015, a Sentinel-2B 7. ožujka 2017. godine. Ovi su sateliti postavljeni u razmaku od 180°.

Slika 3.1 Kanali Sentinel-2 snimki rezolucije 10 x 10 m

Slika 3.2 Kanali Sentinel-2 snimki rezolucije 30 x 30 m

Slika 3.3 Kanali Sentinel-2 snimki rezolucije 30 x 30 mOstali ulazni podaci koje zahtijeva softver SAGA GIS 2.1.2 su (URL 6): lokacija u stupnjevima, minutama i sekundama, konstanta snage solarnog zračenja, vremensko razdoblje u kojem nas zanima količina solarnog zračenja te visina atmosfere, tlak vodene pare u zraku te vremenska rezolucija analize. Već smo prethodno utvrdili da konstanta solarnog zračenja iznosi E0sr = 1367,7 W/m2. Za naše područje visina atmosfere iznosi 12 km, a tlak vodene pare u zraku je 10 mbar-a. Za lokaciju su uzete koordinate centra grada Livna (Umihanić i dr., 2015), a vremenska rezolucija analize 30 minuta. Također su potrebni datumi minimalne, maksimalne i srednje količine sunčevog zračenja za grad Livno. Ti datumi su izračunati u poglavlju 2.3.2. Ulazni podaci za softver SAGA GIS pregledno su predstavljeni u Tablica 3.1 Ulazni parametri za analizu insolacije grada Livna u softveru SAGA GIS.Tablica 3.1 Ulazni parametri za analizu insolacije grada Livna u softveru SAGA GISSoftverSAGA GIS 2.1.2Podloga (razlučivost)SRTM-1 Global DEM (30 x 30 m)Sentinel-2 satelitske snimke (10 x 10 m)Ulazni parametriVrijednost parametratlak vodene pare10 mbarkonstanta solarnog zračenja1367,7 W/m2visina atmosfere12000 mkoordinate lokacije(Livno - centar)43°49'35'' SGŠ17°00'37'' IGDvremenska rezolucija analize30 minutadatum minimalne / maksimalne / prosječne količine sunčevog zračenja1.12. / 1.7. / 1.3.

Prvi korak je preuzimanje podloge za kasniju obradu, tj. SRTM-1 DMR-a i Sentinel-2 satelitskih snimki u GeoTiff formatu sa stranice U.S. Geological Survey. Preuzete su Sentinel-2 snimke za datum 24.3.2019. jer je prekrivenost oblacima bila manja od 1%, za razliku od primjerice datuma 3.4.2019. kada je prekrivenost oblacima bila iznad 99%. Parametri preuzetih rastera prikazani su u Tablica 3.2 Parametri SRTM-1 DMR-a i Tablica 3.3.Tablica 3.2 Parametri SRTM-1 DMR-a i njihova vrijednost (URL 5)ParametarVrijednost parametraID objektaSRTM1N43E017V3Datum snimanja11-FEB-00Datum objave23-SEP-14Rezolucija1-ARCSZGŠ kuta44°00'00.00"NSZGD kuta17°00'00.00"ESIGŠ kuta44°00'00.00"NSIGD kuta18°00'00.00"EJIGŠ kuta43°00'00.00"NJIGD kuta18°00'00.00"EJZGŠ kuta43°00'00.00"NJZGD kuta17°00'00.00"E

Tablica 3.3 Parametri Sentinel-1 satelitske snimke i njihova vrijednostParametarVrijednost parametraID objektaL1C_T33TXJ_A010687_20190324T095522Datum početka snimanja2019-03-24T09:55:22.688ZDatum kraja snimanja2019-03-24T10:07:42.281ZBroj snimkaT33TXJPrekrivenost oblacima.7585AgencijaESAPlatformaSENTINEL-2BPosrednikSGS_Broj snimke posrednikaL1C_T33TXJ_A010687_20190324T095522Broj orbite79Smjer orbiteDescending OrbitVerzija softvera02.07Datum objave2019-03-24T13:34:30.000000ZGeodetski datumWGS84ProjekcijaUTMUTM zona33NEPSG kod32633Rezolucija10, 20, 60JedinicaMETERSrednjak zenitnog kuta44.4236864953294Srednjak azimuta158.252279756845Srednja geografska širina43°44'34.56"NSrednja geografska dužina16°55'25.47"E

USPOREDBA INSOLACIJE ZA PODRUČJE GRADA LIVNA ZA 2015. GODINU PREMA RADU UMIHANIĆA I DR. (2015) TE IZRAČUNATE INSOLACIJE ZA ISTO PODRUČJE U SOFTVERU SAGA GIS 2.1.2U radu navedenom u naslovu postoje gotovi izračuni količine sunčeve energije za područje grada Livna za 2015. godinu. Zadatak je dobiti količinu energije za svaki mjesec za isto područje, ali za 2019. godinu. Nakon toga potrebno je provesti usporedbu količine energije po mjesecima za 2015. godinu i 2019. godinu te usporedbu ukupne godišnje količine sunčeve energije te je li došlo do nekih promjena.U Tablica 3.4 su prikazani rezultati analize koja je provedena u softveru SAGA GIS 2.1.2 uz pomoć modula Potential Incoming Solar Radiation. Analiza je provedena za područje šireg centra grada Livna za 2019. godinu. Kao podloga korišten je DMR Sentinel-2 misije rezolucije 10 x 10 m. Ostali ulazni podaci prikazani su u Tablica 3.1. Rasteri nisu prikazani jer su nam potrebni samo brojčani podaci o količini sunčeve energije za svaki mjesec radi vizualizacije u obliku grafa. Očekivana je veća količina sunčeve energije nego 2015. godine zbog eksponencijalno rastućeg globalnog zatopljenja, ali slično kretanje iste. Posljedično, ne očekuje se identičan grafički prikaz kao što je prikazan u radu Umihanić i dr., (2015).Tablica 3.4 Količina sunčeve energije po mjesecima za 2019. i 2015. godinu te razlikaMjesecProsječna insolacija (kWh/m2) – SAGA GIS 2.1.2Prosječna insolacija (kWh/m2) – Umihanić i dr. (2015)Razlika (kWh)siječanj55 55 0veljača60 65 +5ožujak100110 +5travanj130 125-5svibanj160 140 -20lipanj180 150 -30srpanj190170 -20kolovoz175 160 -20rujan145 140 -5listopad105110 +5studeni60 65 +5prosinac4050 +10

Podsjetimo se, prema radu Umihanić i dr. (2015), ukupna godišnja količina sunčeve energije iznosi 1350 kWh/m2. Prosječna mjesečna količina sunčeve energije, kao aritmetička sredina količine energije po mjesecima je 110 kWh/m2 što odgovara količini sunčeve energije za mjesece ožujak i listopad. Zbog toga se ta dva mjeseca mogu uzeti kao reprezentativna prilikom različitih proračuna. Ukupna godišnja količina sunčeve energije za 2019. godinu iznosi 1400 kWh/m2 i predstavlja zbroj količine sunčeve energije za svaki mjesec. Prosječna količina sunčeve energije, kao aritmetička sredina uzoraka je približno 115 kWh/m2. Uzorci predstavljaju količinu sunčeve energije za svaki mjesec (tablica) te se zbroj količine sunčeve energije (godišnja količina energije) podijeli s brojem mjeseci da bi se dobio odgovarajući rezultat. Tolika količina sunčeve energije odgovara datumu između ožujka i travnja. Količina sunčeve energije za ožujak iznosi 100 kWh te prema travnju raste do 130 kWh po m2, pa će se kao reprezentativan datum prilikom kasnijih izračuna koristiti 15.3.2019. To je datum s prosječnom mjesečnom količinom sunčeve energije.Promotrimo Tablica 3.4. Možemo zaključiti da je ukupna količina sunčeve energije za 2019. godinu nešto viša nego za 2015. godinu. Taj podatak možemo povezati s eksponencijalno rastućim globalnim zatopljenjem. Također moguće je zaključiti da postoje veće oscilacije u količini sunčeve energije za zimske u odnosu na ljetne mjesece. Maksimalna količina sunčeve energije je za mjesec srpanj i ona iznosi 190 kWh/m2 dok je u prosincu 40 kWh/m2 te je za 2019. godinu to najveća razlika u količini sunčeve energije i ona iznosi 150 kWh/m2. Za 2015. godinu razlika između mjeseca s maksimalnom količinom sunčeve energije – srpnja te mjeseca s minimalnom količinom sunčeve energije – prosinca je manja i iznosi 120 kWh/m2. To je jedan primjer u kojem uočavamo veću oscilaciju količine sunčeve energije između toplijih i hladnijih mjeseci. Posljedično, za 2019. godinu je veća količina sunčeve energije u ljetnim mjesecima nego za 2015. godinu, te niža količina sunčeve energije u hladnijim mjesecima nego za 2015. godinu. Također, potrebno je napomenuti da se za maksimum količine sunčeve energije uzima jedan dan u mjesecu, obično prvi dan. Tako je reprezentativan datum za maksimalnu količinu sunčeve energije 1.7.2019, a za minimalnu 1.12.2019. te će se ti datumi koristiti u kasnijoj obradi i analizi u softveru. Moguće je provesti analizu za čitav mjesec, međutim to zahtjeva mnogo vremena i memorije, a rezultati su gotovo identični.Na Slika 3.4 je prikazan graf kretanja količine sunčeve energije

Slika 3.4 Graf kretanja količine sunčeve energije po mjesecimaIz grafa možemo zaključiti da je kretanje sunčeve energije za 2015. i 2019. godinu slično te je pravilnog simetričnog oblika. Graf raste prema ljetnim mjesecima gdje vrijednosti dostižu svoj maksimum te padaju prema zimskim mjesecima i vrijednosti se prema kraju godine podudaraju s onim na početku godine. Već je objašnjena količina sunčeve energije po mjesecima te razlika u 2015. i 2019. godini. Ovim grafom se samo nastoji prikazati kretanje energije. Možemo također zaključiti da je kretanje u mjesecima na početku i na kraju godine identično za 2015. i 2019. godinu, a da se nešto više razilazi u ljetnim mjesecima, gdje je za 2019. godinu prikazana veća količina sunčeve energije. Razlika je uočljiva i na kraju godine, gdje je manja količina sunčeve energije za 2019. godinu, ali je ta razlika vrlo mala. Već je rečeno da se veće oscilacije u količini sunčeve energije u posljednje vrijeme te nešto veća ukupna količina sunčeve energije mogu povezati s globalnim zatopljenjem koje kao posljedicu ima različite klimatske promjene – nešto toplija ljeta i moguće hladnije zime.Još je potrebno napomenuti da se kao mjesečna količina sunčeve energije nije uzimala niti maksimalna niti minimalna količina energije nego srednja bliže maksimalnom. To je iz razloga što će se paneli uglavnom nastojati postaviti na plohe okrenute prema jugu i na materijale s manjim albedom. Međutim, to neće uvijek biti moguće, pa zbog toga u obzir nisu uzete maksimalne količine sunčeve energije. Također, može dođi do manje insolacije od predviđene za određeni mjesec i mnogi drugi razlozi. Zbog toga je najbolje uzeti onu količinu energije koja je nešto viša od mjesečnog prosjeka.ANALIZA INSOLACIJE GRADA LIVNA NA GODIŠNJOJ I MJESEČNOJ RAZINI TE ZA SPECIFIČNE DATUME ZA 2019. GODINUNakon prikupljanja podataka, u softveru SAGA GIS 2.1.2 izrežemo SRTM-1 digitalni model reljefa na područje od interesa (centar grada Livna). Potrebno je skinuti tri susjedna DMR-a, jer se područje grada Livna nalazi točno na rubovima tih rastera. Zatim spojimo te rastere naredbom mosaicking u istom softveru. Da bismo na učitanim rasterima odredili centar i granice grada Livna sa stranice Overpass Turbo (URL 7) preuzmemo vektorske podatke. Ključ i vrijednost ključa koje ćemo koristiti na stranici za preuzimanje vektorskih podataka, po algoritmu key=value, je place=town (URL 8). Kao rezultat dobijemo vektorski objekt tipa linestring u GeoJSON formatu. Taj podatak učitamo u QGIS te ga nakon uređivanja i odvajanja samo granica od interesa spremimo u HTRS96/TM koordinatnom sustavu radi daljnje obrade, jer je i projekt u istom sustavu. Daljnju analizu provodimo u početnom softveru – SAGA GIS 2.1.2. Podloga za provedbu analize je digitalni model reljefa naveden u Tablica 3.1. Prvo ćemo za područje cijelog grada Livna provesti analizu prosječne godišnje insolacije koristeći modul Potential Annual Insolation (URL 9).Prije pokretanja modula, potrebno je napomenuti kakve rezultate očekujemo. Za to će nam trebati albedo različitih tvari (Tablica 3.5) te reljef i satelitska snimka grada Livna (Slika 3.5). Nije nužno provoditi klasifikaciju područja pomoću softvera radi sigurnosti utvrđivanja je li na nekom području uistinu šuma ili možda niska vegetacija, jer je odabrano područje osobno dobro poznato i sa sigurnošću je moguće utvrditi gdje je šuma, gdje naselje i sl. Satelitska snimka je preuzeta sa softvera Google Earth Pro. Na snimci možemo razlučiti većinom ravničarsko područje. U središtu je gusta koncentracija zgrada i cesta. Na sjeveru snimke možemo prepoznati krške oblike te šumu. Posljedično, potreban nam je albedo asfalta, betona, krovnog pokrova, trave i šume. Albedo (bjelina) (znak A), fizikalna veličina koja opisuje odražavanje svjetlosti s površine tijela koja sama ne svijetle, omjer toka zračenja odražene svjetlosti prema toku zračenja svjetlosti koja je pala na tijelo. Potpuno bijelo tijelo odrazilo bi svu svjetlost i imalo albedo jednak jedan, a apsolutno crno tijelo ne bi odrazilo ništa i imalo bi albedo jednak nuli. Mjerna je jedinica albeda broj jedan (URL 10). Odnosno, neka tijela odbijaju više svjetlosti, a druga suprotno apsorbiraju više te odbijaju manje svjetlosti. Sukladno tome očekivana godišnja količina sunčeve energije je različita za područje šume, niske vegetacije, krovova kuća i sl.

Slika 3.5 Satelitski prikaz grada Livna (Google Earth Pro)Tablica 3.5 Albedo različitih tvariMaterijal, tvar, tijeloVrijednost albeda (%)šuma5-10 trava25-30snijeg80asfalt5-20krovni pokrov10-15

U Tablica 3.5 su prikazane vrijednosti albeda za različite tvari. Vidimo da najveći albedo ima snijeg te ćemo tu očekivati najmanju količinu sunčeve energije. Najmanji albedo imaju krovni pokrov i šuma te ćemo na područjima prekrivenim šumom i naseljem očekivati veću godišnju količinu sunčeve energije. Konkretno, prema slici očekujemo na rubnim područjima gdje su šuma i naselja u Livnu veću količinu sunčeve energije. Budući da je u središtu većinom ravnica prekrivena travom tu očekujemo manju količinu sunčeve energije prilikom analize insolacije na području od interesa. Na ovaj način je moguće povezati količinu sunčeve energije i albedo te predvidjeti rezultate. Rezultati analize prikazani su na Slika 3.6.

Slika 3.6 Rezultati analize u softveru za 2019. godinu

Vidimo da je najveća količina sunčeve energije u rubnim područjima grada Livna koja prekrivaju šume i niska vegetacija. Kao što je već spomenuto, u središnjem dijelu je Livanjsko polje, odnosno ravničarsko područje gdje je podloga trava koja upija nešto manju količinu sunčeve energije, pa je i insolacija niža. Količina sunčeve energije je prosječna godišnja. Da su, primjerice, izolirane samo površine okrenute ka jugu i šumu godišnja količina sunčeve energije bi bila veća, točnije maksimalna. Također, da je računata količina sunčeve samo za travnata područja i područja okrenuta ka sjeveru, ista bi bila mnogo manja, odnosno minimalna. Također, razlike bi se pojavile da je račun proveden samo za zimske ili samo za ljetne mjesece. Zbog toga je ovaj prikaz reprezentativan, te je godišnja količina sunčeve energije realna i prosječna jer su u obzir uzeti svi mjeseci u godini te svi materijali i sve površine bez obzira na orijentaciju. U nastavku će biti obrađeno uže područje, odnosno centar grada gdje uglavnom prevladavaju zgrade. Na taj način ćemo vidjeti kolika je količina sunčeve energije ovisno o tome radi li se o materijalu krova zgrada, asfaltu, betonu, vegetaciji i sl. Točnije, analiza će biti nešto detaljnija. Prethodna analiza dala je općenite rezultate. Naseljenog područja i cesta nema mnogo. Isti se nalaze na donjem rubu Livanjskog polja te na granici između polja i planina na rubovima. Zbog toga su rezultati uglavnom generalizirani te je izračun proveden ovisno o reljefu (Slika 3.7) i pokrovu (šuma, trava), a naselje i ceste su neprimjetni u odnosu na područje i količina insolacije nad tim područjima je prilikom izračuna pridružena insolaciji za oblike i pokrove koji prevladavaju.

Slika 3.7 Reljef grada LivnaNa Slika 3.8 je prikazano područje koje će biti detaljnije obrađeno u smislu izračuna količine sunčevog zračenja. Područje obuhvaća širi centar grada Livna. Na Slika 3.9 vidimo da se područje uglavnom sastoji od zgrada, cesta i nešto manje vegetacije. Prema tablici, očekivana je nešto veća insolacija za područje prekriveno šumom, manja za područje prekriveno zgradama i asfaltom te najmanja za područje prekriveno travom.

Slika 3.8 Područje šireg centra grada Livna koje će se obrađivati (pravokutnik)

Slika 3.9 Uvećano područje obrade

Prilikom izračuna insolacije na manjem području od interesa korištene su Sentinel-2 satelitske snimke rezolucije 10 x 10 m. Potrebno je koristiti takve snimke jer se analizira manje područje i potreban je detaljniji prikaz koji ne bi bio postignut ukoliko bi koristili SRTM-1 satelitske snimke rezolucije 30 x 30 m kao u prethodnoj analizi za cijeli grad. Uočeno je da je izračun sunčeve radijacije na neki način generaliziran te da je insolacija za područja na kojima je naselje izračunata kao da se tu nalazi trava. Razlog tomu je niža rezolucija satelitskih snimki te jer je područje naselja površinom neznatno u odnosu na polje koje većinski prevladava.Parametri podloge koja je korištena navedene su u Tablica 3.3. Ostali ulazni podaci koje zahtijeva softver SAGA GIS 2.1.2 su (URL 6): lokacija u stupnjevima, minutama i sekundama, konstanta snage solarno zračenja, vremensko razdoblje u kojem nas zanima količina solarnog zračenja te visina atmosfere, tlak vodene pare u zraku te vremenska rezolucija analize. Već smo prethodno utvrdili da konstanta solarnog zračenja iznosi E0sr = 1367,7 W/m2. Za naše područje visina atmosfere iznosi 12 km, a tlak vodene pare u zraku je 10 mbar-a. Za lokaciju su uzete koordinate centra grada Livna (Umihanić i dr, 2015), a vremenska rezolucija analize 30 minuta. Također su potrebni datumi minimalne, maksimalne i srednje količine sunčevog zračenja za grad Livno. Ponovimo, analiza će se provesti za datume s maksimalnom i minimalnom količinom sunčeve energije na horizontalnu plohu, za godinu 2019. To su 1.7.2019. i 1.12.2019. Također izračunat je datum sa srednjom količinom sunčeva zračenja uzimajući u obzir podatke za čitavu godinu, a to je 15.3.2019. godine. Izračunat je mod svih uzoraka u softveru Microsoft Excel, za 2015. godinu i zanimljivo je da se podudara s aritmetičkom sredinom uzoraka za 2019. godinu. Uzorke predstavljaju količine sunčeva zračenja za svaki mjesec. Mod uzoraka je ona količina sunčevog zračenja koja odgovara datumu 15.3. Potrebno je još napomenuti da se navedene količine energije odnose na fotonaponski panel snage 1 kW. Ulazni podaci za softver SAGA GIS 2.1.2 pregledno su predstavljeni u Tablica 3.1 Ulazni parametri za analizu insolacije grada Livna u softveru SAGA GIS. Mjesečna količina energije za fotonaponski panel snage 1 kW, za mjesec srpanj iznosi oko 190 kW te je 1.7.2019. ujedno i uzet kao reprezentativan datum s maksimalnom količinom sunčeve energije po površini. Analiza je provedena u softveru SAGA GIS 2.1.2 a vizualni prikaz je dorađen u softveru QGIS 2.14.12 Essen. Dodani vektorski podaci s OSM-a (URL 11) te su isti uređeni da bi prikaz bio jasniji te da bi analiza bila lakša. Dodane su ceste i imena glavnih, pridružene su im duljine te su uklonjene najkraće. Dodani su i poligoni te su uklonjeni svi koji nisu zgrade (šuma, parking, livada i sl.). Ceste su ostavljene radi utvrđivanja ovisnosti albeda asfalta o insolaciji, a zgrade jer su oni glavni elementi za izračun insolacije i kasniju izradu 3D modela i postavljanja solarnih panela.Na sljedećim slikama vidimo prikaz maksimalne količine sunčeve energije za područje šireg centra grada Livna. Izračunata je difuzna insolacija (Slika 3.11), direktna insolacija (Slika 3.12) te potom globalna radijacija. Raster globalne radijacije dobijemo zbrajanjem vrijednosti piksela rastera direktne i difuzne insolacije pomoću Raster Calculator alata u QGIS-u. Koristi se naredba SUM da bi zbrojili vrijednosti piksela i dobili konačnu radijaciju.Energija Sunca dijeli se na dvije komponente: direktno zračenje i difuzno zračenje. Direktno zračenje je onaj dio zračenja koji dopire do površine Zemlje izravno iz prividnog smjera Sunca, dok difuzno zračenje nastaje raspršenjem sunčevih zraka u atmosferi na molekulama i česticama prašine te dolazi na površinu Zemlje iz svih smjerova neba. Globalno zračenje je zbroj direktnog i difuznog zračenja te je ono koje se uzima pri proračunu potrebne površine kolektora.

Slika 3.10 Maksimalna dnevna količina sunčeve energije na području grada Livna – difuzna radijacija (1.7.2019.)

Slika 3.11 Maksimalna dnevna količina sunčeve energije na području grada Livna – direktna radijacija (1.7.2019.)

Slika 3.12 Maksimalna dnevna količina sunčeve energije na području grada Livna – globalna radijacija (1.7.2019.)

Slika 3.13 Količina sunčeve energije za svaki pikselPromotrimo li raster difuzne insolacije (Slika 3.11), možemo povezati vrijednost sunčeve insolacije s određenim materijalima. Prije toga je preporučljivo promotriti sliku, da bi ustanovili gdje je točno šuma, gdje naselje i sl. Rasteri insolacije i slika prikazuju identično područje, a vektorski slojevi su dodani radi orijentacije i lakše analize. Dakle, već je utvrđeno da zgrade imaju manji albedo nego šuma, pa je veća količina sunčeve energije na području gdje je šuma, nego u središnjem dijelu gdje su smještene zgrade. To će biti velika pomoć u predviđanju količine sunčeve energije na nekom području i je li ista dovoljna primjerice za potrebe neke zgrade u potrošnji energije i sl. Drugi raster (Slika 3.11) nam prikazuje direktnu insolaciju. Iz prikaza možemo zaključiti da je veća količina sunčeve energije u područjima okrenutim prema jugu, jugozapadu i jugoistoku, nego u područjima orijentiranim prema sjeveru. Površine prema jugu primaju veću količinu sunčeve energije, što je dnevno približno 7,8 kWh, a površine okrenute ka sjeveru oko 6,8 kWh sunčeve energije po m2. Neki prosjek je 7,3 kWh/m2 i on se može uzeti kao prosječna dnevna količina energije za mjesec srpanj, budući da je prikaz prilično homogen. Točnije, jednako je ploha okrenutih sjeveru i jugu i gotovo cijeli prikaz je trava i naseljeno područje. Malo je šume na ovom prikazu koja bi podigla količinu sunčevog zračenja, pa je prikaz prilično reprezentativan. To je značajna pomoć u utvrđivanju na koju stranu krova zgrade je potrebno postaviti solarne panele. Naravno, budući da se grad nalazi na sjevernoj polutci s koordinatama koje su prikazane u tablici, najlogičnije je da se paneli orijentiraju upravo prema jugu, jugozapadu ili jugoistoku, ovisno o orijentaciji individualne zgrade i mogućnosti postavljanja istih. Na taj način analizirani DMR na slici će uvelike pomoći u odabiru orijentacije postavljanja panela. Konačno, analizirani DMR na Slika 3.12 prikazuje globalnu radijaciju koja se dobije zbrajanjem vrijednosti piksela rastera difuzne radijacije podložne atmosferi i atmosferskim uvjetima te direktne radijacije od Sunca. Globalna radijacija se uzima kao reprezentativna i vrijednosti koje ista pokazuje se smatraju najvjerodostojnijim te će se koristiti za daljnju analizu. Na rasteru globalne radijacije (Slika 3.12) vidimo da je veća količina sunčeve radijacije na područjima prekrivenim šumom te orijentiranim prema jugu, jugoistoku ili jugozapadu. Količina sunčeve energije kreće se između 6,79 i 7,83 kWh te su vrijednosti podjednako raspoređene po cijelom području i vlada homogenost, izuzev područja šuma. Zbog toga se kao maksimalna dnevna količina sunčeve energije može uzeti 7,83 kWh/m2 , a datum u kojem se postiže takva količina energije je 1.7. Međutim, govorimo samo o određenom dobu dana, tj. trenutku kad je postignuta minimalna, odnosno maksimalna količina sunčeve energije. Odnosno, maksimalna količina sunčeve energije odnosi se samo za područja prekrivena šumom i okrenutim ka jugu. 6,8 kWh bi bila količina energije za područja okrenuta ka sjeveru i travnata područja. Zbog toga je 7,3 kWh prosječna vrijednost za čitav dan i za sve materijale. Također, moguće se za svaki piksel informirati o vrijednosti globalne, direktne ili difuzne insolacije u jedinici kWh, pa tako odrediti količinu sunčeve energije za neki specifičan detalj koji nas zanima (Slika 3.13 Količina sunčeve energije za svaki piksel).

Slika 3.14 Minimalna dnevna količina sunčeve energije na području grada Livna – difuzna radijacija (1.12.2019.)

Slika 3.15 Minimalna dnevna količina sunčeve energije na području grada Livna – direktna radijacija (1.12.2019.)

Slika 3.16 Minimalna dnevna količina sunčeve energije na području grada Livna – globalna radijacija (1.12.2019.)Mjesečna količina energije za fotonaponski panel snage 1 kW, za mjesec prosinac iznosi oko 40 kW te je 1.12. ujedno i uzet kao reprezentativan datum s minimalnom količinom sunčeve energije po površini. Promotrimo li raster difuzne insolacije (Slika 3.14), možemo povezati vrijednost sunčeve insolacije s određenim materijalima. Prije toga je preporučljivo promotriti sliku, da bi ustanovili gdje je točno šuma, gdje naselje i sl. Dakle, već je utvrđeno da zgrade imaju manji albedo nego šuma, pa je veća količina sunčeve energije na području gdje je šuma, nego u središnjem dijelu gdje su smještene zgrade. To će biti velika pomoć u predviđanju količine sunčeve energije na nekom području i je li ista dovoljna primjerice za potrebe neke zgrade u potrošnji energije i sl. Površine prema jugu primaju veću količinu sunčeve energije, što je dnevno približno 2,2 kWh, a površine okrenute ka sjeveru oko 0,2 kWh po m2 sunčeve energije. Neki prosjek je 1,1 kWh/m2 i on se može uzeti kao prosječna dnevna količina energije za mjesec prosinac, budući da je prikaz prilično homogen. Točnije, jednako je ploha okrenutih sjeveru i jugu i gotovo cijeli prikaz je trava i naseljeno područje. Malo je šume na ovom prikazu koja bi podigla količinu sunčevog zračenja, pa je prikaz prilično reprezentativan. Drugi raster (Slika 3.15) nam prikazuje direktnu insolaciju. Iz prikaza možemo zaključiti da je veća količina sunčeve energije u područjima okrenutim prema jugu, jugozapadu i jugoistoku, nego u područjima orijentiranim prema sjeveru. To je značajna pomoć u utvrđivanju na koju stranu krova zgrade je potrebno postaviti solarne panele. Analizirani DMR na Slika 3.16 prikazuje globalnu radijaciju koja se dobije zbrajanjem vrijednosti piksela rastera difuzne radijacije podložne atmosferi i atmosferskim uvjetima te direktne radijacije od Sunca. Globalna radijacija se uzima kao reprezentativna i vrijednosti koje ista pokazuje se smatraju najvjerodostojnijim te će se koristiti za daljnju analizu. Na rasteru globalne radijacije vidimo da je veća količina sunčeve radijacije na područjima prekrivenim šumom te orijentiranim prema jugu, jugoistoku ili jugozapadu. Količina sunčeve energije kreće se između 0,16 i 2,16 kWh te su vrijednosti podjednako raspoređene po cijelom području i vlada homogenost, izuzev područja šuma. Zbog toga se kao minimalna dnevna količina sunčeve energije može uzeti 0,16 kWh, a datum u kojem se postiže takva količina energije je je 1.12. Međutim, govorimo samo o određenom dobu dana, tj. trenutku kad je postignuta minimalna, odnosno maksimalna količina sunčeve energije. Odnosno, minimalna količina sunčeve energije, 0,16 kWh odnosi se samo za područja prekrivena travom i okrenutim ka sjeveru. 2,16 kWh bi bila količina energije za područja okrenuta prema jugu i prekrivena šumom. Zbog toga je 1,2 kWh prosječna vrijednost za čitav dan i za sve materijale. Također, moguće se za svaki piksel informirati o vrijednosti globalne, direktne ili difuzne insolacije u jedinici kWh, pa tako odrediti količinu sunčeve energije za neki specifičan detalj koji nas zanima (Slika 3.13 Količina sunčeve energije za svaki piksel). Ukoliko usporedimo minimalnu količinu energije, s maksimalnom za datum 1.7.2019. vidimo da je razlika između minimalne i maksimalne količine sunčeve energije na nekom području za dva specifična datuma gotovo 7,7 kWh i to je ujedno najveća moguća razlika u količini sunčeve energije na određenom području za dva različita dana. Za datum 1.7. prosječna količina sunčeve energije u čitavom danu je oko 7,3 kWh, a za datum 1.12. oko 1,2 kWh. Posljedično, razlika u količini sunčeve energije za ta dva specifična dana je oko 6,1 kWh. Takva razlika je vjerodostojnija, jer je uzeta u obzir prosječna količina sunčeve energije za čitav dan, a ne samo za trenutak kada ista doseže svoj minimum, odnosno, maksimum.U nastavku će za datum 15.3. te za čitav mjesec ožujak biti obrađeno područje još užeg centra grada Livna (Slika 3.17). To je iz razloga što je prethodnom analizom utvrđeno da je to datum s prosječnom dnevnom količinom sunčeve energije čitave godine. Osim toga, na slici možemo razlučiti samo zgrade i travnato područje, pa će se dobiti još vjerodostojnija količina sunčeve energije za područje zgrada u centru. Također, s takvim manjim područjem obrade brže se računa količina sunčeve energije za čitav mjesec.

Slika 3.17 Centar grada kao područje obradeMjesečna količina energije za fotonaponski panel snage 1 kW, za mjesec ožujak iznosi oko 115 kW te je 15.3. ujedno i uzet kao reprezentativan datum s prosječnom količinom sunčeve energije po površini. Promotrimo li raster direktne insolacije (Slika 3.18), možemo povezati vrijednost sunčeve insolacije s određenim materijalima. Prije toga je preporučljivo promotriti sliku, da bi ustanovili gdje je točno travnata površina, a gdje su smještene zgrade. Pretpostavka je, prema već prethodno utvrđenom, da će područja prekrivena zgradama upijati veću količinu sunčeve energije. Količina sunčeve energije na području centra grada Livna, za reprezentativan datum 15.4, smatra se najvjerodostojnijom prosječnom dnevnom količinom sunčeve energije. Površine prema jugu, jugoistoku i jugozapadu primaju veću količinu sunčeve energije, što je dnevno približno 4,56 kWh, a površine okrenute ka sjeveru oko 4,42 kWh sunčeve energije. Prosjek za čitav dan je 4,5 kWh i on se može uzeti kao prosječna dnevna količina energije za mjesec ožujak, budući da je prikaz prilično homogen (Slika 3.20). Točnije, jednako je ploha okrenutih sjeveru i jugu i gotovo cijeli prikaz je trava i naseljeno područje. Malo je šume na ovom prikazu koja bi podigla količinu sunčevog zračenja, pa je prikaz prilično reprezentativan. Drugi raster (Slika 3.19) nam prikazuje difuznu insolaciju. Promotrimo li Slika 3.17, možemo zaključiti da je u središtu naselje, a oko naselje travnato područje. U skladu s pretpostavkom, veća količina sunčeve energije je koncentrirana u središtu i teži ka 4,56 kWh, odnosno, maksimalnoj količini sunčeve energije za datum 15.4. Količina sunčeve energije opada prema rubu gdje se uglavnom nalazi travnato područje. Također, moguće je zaključiti da je manja razlika između maksimalne i minimalne dnevne količine sunčeve energije za ovaj datum, nego primjerice za 1.7. ili 12.4. kada razlike iznose 1-2 kWh. U ovom slučaju je razlika tek nešto više od 0,1 kWh i to je još jedan od razloga zašto je ovaj datum te količina sunčeve energije za isti uzeta kao reprezentativna prosječna dnevna količina sunčeve energije za čitavu godinu. Promotrimo li raster mjesečne količine sunčevog zračenja (Slika 3.21), možemo zaključiti slično. Već je izračunato da je prosječna mjesečna količina sunčevog zračenja za ožujak 115 kWh. Taj prosjek je izračunat iz minimalne količine sunčevog zračenja za taj mjesec te maksimalne količine sunčevog zračenja za isti mjesec. Minimalna količina sunčevog zračenja se odnosi na travnatu podlogu i područja okrenuta prema sjeveru, te na period prve polovice mjeseca ožujka i teži prema 85 kWh , a maksimalna na područja zgrada , okrenuta prema jugu te period druge polovice ožujka i teži prema 148 kWh.

Slika 3.18 Prosječna dnevna količina sunčeve energije čitave godine na području grada Livna – direktna radijacija (15.3.2019.)

Slika 3.19 Prosječna dnevna količina sunčeve energije čitave godine na području grada Livna – difuzna radijacija (15.3.2019.)

Slika 3.20 Prosječna dnevna količina sunčeve energije čitave godine na području grada Livna – globalna radijacija (15.3.2019.)

Slika 3.21 Prosječna mjesečna količina sunčeve energije čitave godine na području grada Livna – globalna radijacija (1.3.2019. – 1.4.2019.)

Prema prethodno provedenoj analizi, moguće je zaključiti da je 15.3.2019. godine reprezentativan datum prosječne dnevne količine sunčeva zračenja za 2019. godinu. Mjesec ožujak je reprezentativan za prosječnu mjesečnu količinu sunčeva zračenja. Taj zaključak je proizašao iz izračuna količine sunčeva zračenja za svaki mjesec te traženja aritmetičke sredine uzoraka. Uzorke predstavlja mjesečna količina sunčevog zračenja te se ista podijeli s brojem mjeseci u godini. Kao rezultat, prosječna mjesečna količina sunčeve energije je 115 kWh/m2. Takva količina energije se postiže sredinom mjeseca ožujka jer količina sunčeve energije od 1.3. do 1.4.2019. raste od 100 do 130 kWh/m2. Iz istog razloga, datum 15.3.2016. smatra se reprezentativnom dnevnom količinom sunčevog zračenja za 2019. godinu. Ako usporedimo podatke za 2019. godinu s podacima za 2015. godinu (Umihanić i dr., 2015), možemo zaključiti da je ukupna godišnja količina sunčeve energije, za 2019. godinu, veća za preko 50 kWh i iznosi 1405 kWh po m2. Porast insolacije je povezan s eksponencijalno rastućim globalnim zatopljenjem koje za sobom nosi niz klimatskim promjena, kao što su toplija ljeta. Zbog toga je i najveća razlika u količini sunčeve energije između 2015. i 2019. godine upravo u ljetnim mjesecima. Ta razlika je u najtoplijem mjesecu čak 30 kWh/m2 u korist 2019. godine. Također, jedan od zaključaka je da je veća količina energije koncentrirana u područjima okrenutim prema jugu, jugoistoku i jugozapadu, nego prema sjeveru. Također, insolacija se može povezati s albedom. Najmanji albedo imaju travnate površine, pa je tu koncentracija sunčeve energije manja nego u šumskim područjima gdje je maksimalna. Veći albedo od šumskih i manji od travnatih područja imaju područja prekrivena zgradama i cestama (asfalt, beton, cigla), pa je na istim područjima srednja količina sunčevog zračenja. Analize su rađene za jedan dan, pa se insolacija uglavnom vezala za ta dva faktora. Međutim, odrađena je i analiza za čitav mjesec ožujak za kojeg smo već rekli zbog čega je specifičan. U tom slučaju, kad je vremenski interval obrade veći moguće je količinu energije povezati i s razdobljem u mjesecu. Na taj način veća je količina energije na kraju nego na početku mjeseca. Ova prethodno navedena tri faktora će uvelike pomoći u odabiru konkretne lokacije na zgradi gdje će se postaviti solarni panel. Ukoliko je moguće, trebao bi biti postavljen na južnoj plohi krova zgrade, na materijalu sa što manjim albedom. Budući da je rad predviđen za cijelu godinu, za izračun se uzima prosječna dnevna količina sunčeve energije od 4,5 kWh, odnosno mjesečna od 115 kWh po metru kvadratnom. Na taj način se odabire broj panela ovisno o potrebama te zgrade i sl. O navedenom će u sljedećim poglavljima biti više detalja. Jedan dan i jedan mjesec se uzimaju u obzir jer bi bilo nepraktično računati količinu energije za svaki mjesec i tomu prilagođavati postavljanje solarnih panela (razlika zimi i ljeti). Također, nemoguće je točno predvidjeti količinu sunčeve energije dogodine zbog eksponencijalno rastućeg globalnog zatopljenja. Zbog toga je potreban prosjek za izračun financija i sl, a u ljetnom i zimskom periodu će se koristiti različit broj panela ovisno o potrebama za potrošnjom energije. Primjerice zimi je potrebno više energije zbog grijanja, a insolacija je slabija. Vjerojatno je zbog toga potrebno koristiti više panela nego ljeti kad je insolacija veća, a i potrebe za energijom su manje. Kao što je već rečeno, ova prosječna količina sunčeve energije se koristi da bi se predvidjele financije, odabir određene vrste solarnih panela i neki drugi parametri.Prosječna godišnja količina sunčeve energije za površine okrenute prema sjeveru je oko 1000 kWh (85 kWh je minimum za mjesec ožujak), a za površine okrenute prema jugu je oko 1800 kWh po m2. Paneli će se nastojati postaviti na područja s maksimalnim iskorištavanjem sunčeve energije. Međutim, to neće uvijek biti moguće i praktično, pa je godišnji prosjek od 1405 kWh prilično reprezentativan, ako se ti uvjeti uzmu u obzir.Još je potrebno napomenuti da se kao mjesečna količina sunčeve energije nije uzimala niti maksimalna niti minimalna količina energije nego srednja bliže maksimalnom. To je iz razloga što će se paneli uglavnom nastojati postaviti na plohe okrenute prema jugu i na materijale s manjim albedom. Međutim, to neće uvijek biti moguće, pa zbog toga u obzir nisu uzete maksimalne količine sunčeve energije. Također, može dođi do manje insolacije od predviđene za određeni mjesec i mnogi drugi razlozi. Zbog toga je najbolje uzeti prosjek za čitavu godinu i prosjek za mjesec koji teži ka maksimumu.

VIZUALIZACIJA REZULTATA U OBLIKU 3D MODELAIntenzitet sunčevog zračenja je nestalan, ovisi o godišnjem dobu, meteorološkim prilikama i geografskom položaju. Već je utvrđeno da je u ljetnim mjesecima veća količina sunčevog zračenja te da ista po mjesecima u godini gotovo pravilno raste, dostiže maksimum u mjesecu srpnju te pravilno pada prema kraju godine. Utvrđena je ovisnost količine sunčeve energije o albedu pojedinih materijala, te je zaključak da područja prekrivena šumom i zgradama upijaju više energije nego prekrivena travom. Također, Livno se nalazi na dobroj lokaciji što se tiče solarnog potencijala. Utvrđeno je da je prosječna godišnja količina sunčeve energije oko 1400 kWh po m2, a na najozračenijim područjima – krovovi okrenuti prema jugu i jugoistoku, šumska područja, može godišnje iznositi gotovo 1800 kWh/m2 sunčeve energije. Dakle, položaj na jugoistoku Europe te jugozapadu Bosne i Hercegovine čini taj grad dobro pozicioniranim što se tiče insolacije. U odnosu na Europu i BiH je po takvim podacima u gotovo samom vrhu (Slika 2.6), a u svijetu ga takvi podaci smještaju negdje u središte (Slika 4.1).

Slika 4.1 Insolacija u svijetuKod projektiranja solarnih sustava, nužno je poznavati količinu dozračene sunčeve energije. Zbog razlike u dozračenosti na manjim područjima – razlike postoje i u samom centru grada, postoji razlika u odabiru vrste i broja kolektora. Također, postoji ovisnost o vrsti zgrade i potrebama za energijom iste.Prvi korak pri izradi 3D modela užeg centra grada Livna za potrebe postavljanja solarnih panela je preklapanje rastera globalne insolacije za mjesec ožujak (Slika 3.21) i tlocrta zgrada te pridruživanje insolacije rastera svakoj zgradi na način prikazan na Slika 3.13. Već je utvrđeno da je prosječna mjesečna količina sunčeve energije oko 115 kWh/m2 i da je njen minimum oko 85 kWh i mjesečni maksimum oko 150 kWh po metru kvadratnom. Zgrade, koje su orijentirane jugoistok – sjeverozapad, specificira veća količina sunčeve energije koja teži prema mjesečnom maksimumu. Uglavnom, količina sunčeve energije za takve zgrade i za stranu krova okrenutu prema jugoistoku (ako je u pitanju kosi krov) iznosi oko 130 do 140 kWh po m2. Zgrade koje su orijentirane u smjeru sjeveroistok-jugozapad upijaju nešto manju količinu sunčeve energije koja teži prema 100 kWh po m2. Ta se količina uglavnom kreće oko 110 do 120 kWh po kvadratu, što je i mjesečni prosjek i ista se odnosi na stranu krova orijentiranu na jugozapad. Gledajući sveobuhvatno, razlike postoje, ali nisu velike te ukoliko se zbroji mjesečna insolacija uzimajući u obzir čitav krov, za svaku zgradu je godišnja količina sunčeve energije po metru kvadratnom gotovo jednaka i varira oko prosjeka za 2019. godinu – 1405 kWh/m2.Na ovaj način je utvrđeno na koju je stranu krova za svaku zgradu u centru Livna optimalno postaviti solarne panele i kolika je prosječna mjesečna količina sunčevog zračenja za svaku. To su dva atributa koja će biti pridružena 3D modelu, ali i koji će uvelike pomoći vizualizaciji. Orijentacija svakog krova je vidljiva na satelitskoj snimci područja od interesa (Slika 4.2).

Slika 4.2 Određivanje orijentacije krova zgradeDrugi korak je zapravo terenski dio. Da bi izrada 3D modela bila uspješna potrebno je poznavati visinu zgrade i nagib krova. Visine zgrada su određene pomoću besplatne aplikacije Smart Measure za Android uređaje (Slika 4.3). Aplikacija je instalirana na Huawei Mate p20 Lite mobilni uređaj te je zahvaljujući dobroj kameri, senzorima u uređaju koji omogućuju mjerenje visine te sustavu pozicioniranja koji je osposobljen za GPS, GLONASS i BeiDou satelite visina nakon kalibracije izmjerena s točnošću od oko 30 do 50 cm što je dovoljno za svrhu izrade modela. Kalibracija je provedena tako što je najnižoj točki zgrade pridružena visina od 0 m, visina uređaja je 1,5 m