Сонячна радіація
Енергія, що йде від Сонця, розповсюджується у вигляді електромагнітного випромінювання в діапазоні від коротких радіохвиль довжиною ЗО м до рентгенівських променів з довжиною
хвилі 10-10 м. Частина електромагнітних коливань відбивається і/або поглинається атмосферою, хмарами, і та частина, яка досягає поверхні Землі, є сонячною радіацією.
Сонячна радіація - це електромагнітне випромінювання, що зосереджується в основному в діапазоні хвиль довжиною 0,28- 3,0 мкм.
Сонячний спектр складається:
- з ультрафіолетових хвиль довжиною 0,28-0,38 мкм, які є невидимими для людського ока і становлять приблизно 2 % сонячного спектра;
- зі світових хвиль у діапазоні 0,38-0,78 мкм (380-780 нм), які становлять приблизно 49 % спектра;
- з інфрачервоних хвиль довжиною 0,78-3,0 мкм, на частку яких припадає більша частина сонячного спектра -49 %.
Решта частини спектра відіграє незначну роль у тепловому балансі Землі.
Потужність сонячної радіації на 1 м2 поверхні Землі дорівнює 1359 Вт/м, ця величина є сонячною сталою.
Широтні зміни радіаційного балансу поверхні землі, які залежать від рівня радіації, температури, вологості повітря, вітру, опадів, що є результатом обертання Землі навколо своєї осі і Сонця, наведено на рисунку 4.2.1.
|
Рисунок 4.2.1 - Середня річна сумарна радіація в різних регіонах земної кулі |
9 9
Примітка - Крок ізоліній - 20 ккал/(см -рік) [1 ккал/(см - рік) =
у
11,6 кВт-год/(м - рік)]
Якщо прийняти для орієнтовних розрахунків, що потужність
1 2
сонячного випромінювання, яка припадає на 1 м земної поверхні, становить близько 1 кВт, то на площу квадрата 100x100 км вона дорівнюватиме 10 млрд кВт. Якщо ККД установок буде 10 %, то на цій площі можна одержати потужність 1 млрд кВт.
Інженерна наука про безпосереднє використання сонячної енергії називається геліотехнікою.
Розрізняють пряму і розсіяну сонячну радіацію. Пряма радіація являє собою безпосереднє потрапляння сонячних променів на поверхню обстеження. Розсіяна радіація - це непряме, розсіяне на частинках повітря, пилу, води тощо, що має місце в атмосфері, потрапляння сонячних променів на поверхню обстеження.
Кількість сонячної енергії, що падає на одиницю площі в одиницю часу, залежить від години доби, пори року, широти місцевості, місцевого клімату, кута нахилу поверхні відносно Сонця тощо.
Значна частина території України характеризується середньою інтенсивністю сонячної радіації. За реальних умов хмарності річний
|
прихід сумарної сонячної радіації знаходиться на рівні 1050- 2 * тт 1450 кВт-год/м при загальному збільшенні з півночі на південь. При цьому внесок розсіяної радіації становить 40-50 %. Річну сумарну сонячну радіацію (кВт-год/м~) на горизонтальну поверхню в Україні зображено на рисунку 4.2.2. |
|
Кого top. |
|
СПООюЬуІ |
|
Кого#»™' |
|
,Ргу**у |
|
ТоторіГ |
|
IWlrwywy» |
|
І Кяло - , Гг«п**у»'к |
|
Kramator*V |
|
1Umao' |
|
Ohwmvtsi |
|
200 Rsctov |
|
PtHvomey*V |
|
As. uv, |
|
Crimean^ Pemnsule |
|
KuaiKxtdf] |
|
v Україна |
|
рАпгігліуд |
|
Рисунок 4.2.2 - Річна сумарна сонячна радіація (кВт год/м2) на горизонтальну поверхню в Україні З рисунка можна виділити найбільші показові райони, кВт-год/м2: Волинський - 980; Закарпаття - 1160; Хмельницький - 1030; Донецький - 1180; Чернігівський - 1080; Херсонський - 1280; Сумський - 1110; Одеський - 1290; Київський - 1110; Крим - 1450. Полтавський - 1140; Найбільша кількість годин сонячного сяйва (2300-2400) спостерігається в Криму та на узбережжях Чорного й Азовського морів. У степовій Україні - 2000-2200 год/рік, у напрямку Полісся і на сході України - 1740-1840 год/рік, у низинах Закарпатської області - 2025 год/рік. Найбільш сонячні місяці - травень-серпень, найменше сонячного сяйва - в листопаді-лютому. |
Для загальної оцінки ресурсів сонячної енергії всю Україну можна умовно розбити на чотири зони. Перша характеризується сумарною сонячною радіацією менше 1100 кВт-год/(м-рік) (наприклад Чернігів), друга - 1100-1200 (наприклад Київ), третя - 1200-1300 (наприклад Одеса), четверта - 1300-1450 (наприклад Євпаторія).
Середньомісячні та середньорічні суми прямої, розсіяної і сумарної радіації на горизонтальну поверхню (кВт-год/м2) для умов м. Київ наведено в таблиці 4.2.1.
|
Таблиця 4.2.1. - Сонячна радіація в умовах м. Київ
|
Для практичного використання становить інтерес залежність сумарної сонячної радіації від кута нахилу площини відносно горизонтальної, на яку падає сонячне випромінювання. Так, для м. Київ річні суми сонячної радіації на похилу поверхню, орієнтовану на північ, визначаються даними, наведеними в таблиці 4.2.2.
|
■ ■ • • 2 Таблиця 4.2.2 - Річні суми сонячної радіації (кВт год/м ) на похилу поверхню для м. Київ
|
|
о О |
1263 |
100 |
|
50° |
1263 |
100 |
|
60° |
1237 |
98 |
|
70° |
1186 |
94 |
|
80° |
1110 |
88 |
|
90° |
1015 |
80 |
Графік помісячної зміни сумарної сонячної радіації на південно орієнтовану похилу площину для м. Київ наведено на рисунку 4.2.3.
|
Рисунок 4.2.3 - Місячні суми сонячної радіації (кВт год/м2) на південно орієнтовану похилу поверхню для м. Київ при різних кутах нахилу |
Майстерня своєї справи