Солнечная тепловая энергия. Солнечная радиация и времена года
Раньше было:
Сила, энергия и мощность.
Возобновляемая энергия. Введение
Эффективность и побочные эффекты использования ископаемых топлив
Солнечная тепловая энергия
1. Введение
2. Солнечный водонагреватель на крыше
3. Природа и пригодность солнечного излучения
Солнечная радиация и времена года
Сейчас я буду говорить очевидные вещи, но неплохо уметь формулировать простые истины.
Если выпуск энергии Солнца постоянен, почему же мы получаем ее большее летом, чем зимой? Причина тому - Земля с ее полярной осью вращается вокруг Солнца. Ось наклонена относительно орбиты. В июне северный полюс наклонен по направлению к Солнцу. Лучи Солнца поэтому попадают в северное полушарие более перпендикулярно, и Солнце появляется выше в небе:
Земля вращает вокруг Солнца, угол наклона земной оси 23,5°.
В декабре северный полюс наклонен далеко от Солнца, и солнечные лучи падают на Землю более косо, из-за чего плотность энергии Солнца на Земле минимальная (т.е. меньшая киловаттовая досягаемость на каждый квадратный метр Земли за день).
Другой важный фактор, что Солнце более низко в небе, и когда его лучи проходят через атмосферу, больше света рассеивается и отражается обратно в пространство. Когда Солнце находится на 60° вертикали, пиковая плотность его энергии падает до 1/4 того уровня, когда Солнце находится вертикально вверху.
Наклон земной оси по сезонам (лето-зима).
Надписи на рисунке:
Зима. Лето.
Radiation obliquely - косо падающий свет.
Radiation strikes perpendiculary - перпендикулярно падающий свет.
Чтобы максимизировать поглощение солнечной энергии зимой (когда потребности в солнечном свете выше) угол наклона нагревательных модулей положения должен быть большим:
Оптимизация наклона принимающих свет устройств для различных сезонов.
Надписи на рисунке:
Лето. Весна. Осень. Зима.
A more horizontal position is better for summer.
Более горизонтальная позиция лучше для лета.
A tilt equal to the latitude gives best perfomance in spring and autumn.
Угол наклона к горизонтали (по широте), дающий наилучшие показатели весной и осенью.
К счастью эффекты наклонного положения и ориентации особенно не критичны. Таблица ниже предоставляет итоги измерения энергии солнечного света/плотности солнечной энергии на различных наклонных поверхностях.
Таблица. Эффект наклона Солнца в зените над горизонтом по сезонам года - его влияние на плотность солнечной энергии, падающей на светопоглощающую поверхностью (данные по Kew возле Лондона, широта 52°N).
Угол наклона (°)
Годовое полное
излучение (кВт*час*м-2)
Июнь полное
излучение
(кВт*час*м-2)
Декабрь полное
излучение
(кВт*час*м-2)
0 - по горизонтали
944
153
16
30
1068
153
25
45
1053
143
29
60
990
126
30
90 - по вертикали
745
82
29
(Источник: Achard и Gicquel, 1986)
Продолжение следует