Kuidas arvutada päikeseenergiat

Sisu

• Päikese insolatsiooni arvutamine
• Õhumass päikese insolatsioonis
• Muud päikeseenergia insolatsiooni arvutusmeetodid
• Päikese insolatsiooniga seotud omadused
• Päikesekiirguse arvutamine vs insolatsioon
• Päikeseinsolatsiooni uuringute kasutusalad

Õues astudes ja lastes päikesevalgusel näole langeda, on hea tunne. Kui palju päikesevalgust tegelikult välja mõelda, tuleb arvutada nn päikesesisendus. Päikesesisendus annab teile võimaluse ka füüsiliseks ilmastiku määramiseks kuivades piirkondades, nagu kõrbed.

Päikese insolatsiooni arvutamine

Päikese insolatsioon on päikesekiirguse hulk pinna pindala ulatuses aja jooksul. Fotogalvaanilised generaatorid, mis loovad sissetulevast päikesevalgusest elektrienergiat, mõõdavad insolatsiooni energia väärtuseks keskmine kiirgusintensiivsus kilovattides ruutmeetri kohta (kW / m²).

Mõnikord kasutatakse teist variatsiooni, mis kasutab ajakomponenti - kilovatt-tunnid kilovatt-tipp-aasta kohta kWh / (kWp * aasta). See tähendab, et saate luua päikesekiirguse valemi, mõõtes väärtust päikesevalguse jõud kindla piirkonna kohal teatud aja jooksul.

Teadlased kasutavad ka mõistet voolav osutada päikesekiirgusele horisontaalse pinna ühiku kohta teatud piirkonnas. See sarnaneb magnetilise vooga, kahemõõtmelist pinda läbiva magnetvälja hulk on, kuid sel juhul võib ka Päikese insolatsiooni voog varieeruda sõltuvalt sellest, kui kaugel Maa asub.

Voo tihedust saab atmosfääri tipus mõõta: F = F_O x cosθ₀ jaoks F_O päikesevoo tihedus atmosfääri kõrgeimas punktis ja päikese zeniti nurk θ₀, nurk teie zeniidi ja Sunsi ketta keskpunkti vahel. Teie zeniit on sirge, mis läheb vertikaalselt atmosfääri, kui seisate kuskil Maa peal.

Päikese insoliatsiooni saab mõõta ka f_lux jagatud horisontaalse pinnaga_. Neid koguseid kasutatakse ka selleks, et arvutada Päikese energia jõudmise kiirus Maa pinnale. Päikesekiirguse valem on teadlastele näidanud, et päikese kiirgusintensiivsus atmosfääri kõrgeimas punktis muutub aastaringselt umbes 7%, alates 1,412 kW / m² jaanuaris 1,321 kW / m² juulis tänu sellele, kuidas Maa liigub Päikesest lähemale ja kaugemale.

Õhumass päikese insolatsioonis

Samuti saate valemi abil määrata päikesekiirguse otsese komponendi 1,353 x 0,7^M õhumassi koefitsiendi jaoks M mis on (1 / cosθ₀)^.678 zeniti nurga jaoks θ₀. õhumass on proportsioon sellest, kui suurt osa atmosfäärist päikesevalgus ühel hetkel rändab ja kui palju atmosfääri päikesevalgus peaks läbi saama, kui päike oleks otse üle kuuletud.

See tähendab, et kui päike asuks otse teie pea kohal, oleks õhumass 1, kuna proportsiooni kaks väärtust oleksid võrdsed. Kui päike on taevas väga kõrge, on cos väärtus θ__0 on suhteliselt väike ja tühine.

otsene osa päikesekiirgusest on see, kui palju kiirgust tuleb otse päikesest. Hajutatud kiirgus on see, kui palju taevas ja atmosfäär hajutavad kiirgust. Peegeldunud kiirgus on summa, mida Maa veekogudes tagasi peegeldab.

Muud päikeseenergia insolatsiooni arvutusmeetodid

Päikese insolatsiooni arvutamiseks saate kasutada veebikeskkonnas PV Education tehtud päikeseenergia arvutamist. Veenduge, et mõistate kalkulaatori taga olevaid muutujaid ja võrrandeid. Iga selline insolatsioonikalkulaator, näiteks käesolev, võtab arvesse päikese asukohta ruumis ja maksimaalset päikese insolatsiooni pinnal teatud nurga all.

Kalkulaator kasutab laiusest ja aasta päevast sõltuva tegurina päikesesisendust. See võimaldab tal arvutust läbi viia, võttes arvesse päikesesüsteemi teooriat ja katsetulemusi.

Päikese insolatsiooniga seotud omadused

Need päikesevalguse vaatlused annavad teadlastele teistsugused kogused, mida nad saavad arvutada, näiteks päikesekonstant S, mille arv on S = F_O(r / r₀) x cosθ__₀ Päikese ja Maa vahelise praeguse vahemaaga _r ja keskmine kaugus päikese ja Maa vahel r₀. See annab teadlastele selgema viisi, kuidas kindlaks teha, kuidas päikese ja Maa vaheline liikumine mõjutab päikesevalgust. S

olaarvoo tihedus F võib arvutada ka päikesekütte muutusena atmosfääri kõrgeimas punktis pindalaühiku kohta aja jooksul, mille arv on dQ / dt. See on asjakohane selliste päikeseelementide projekteerimisel, mis kasutavad kogu päeva jooksul päikesevalguse muutusi elektrienergia tootmiseks.

Keerukamad ja nüansirikkamad kalkulaatorid võivad arvestada konkreetsete omadustega, näiteks ilmastiku mõjudega, et ennustada päikesepõimimist erinevatel päevadel. Päikesevalguse muude kasulike omaduste hulka kuulub otsene normaalne kiirgusintensiivsus (DNI), päikesekiirguse hulk, mida objekt või piirkond kogeb, kui pindala ise suureneb.

Selle arvutuse tegemisel peab sissetulev päikesevalgus olema pinnaga risti. Need tegurid, nagu päikese insolatsioon, sõltuvad atmosfäärist, päikese nurgast ning päikese ja Maa vahelisest kaugusest, nii et täpsemad arvutused saavad neid kirjeldada, et teha sisukamaid mõõtmisi.

Päikesekiirguse arvutamine vs insolatsioon

Kui kasutate kalkulaatorite abil päikeseenergia insolatsiooni väärtusi, peaksite mõistma päikeseenergia insolatsiooni füüsikat. On olemas paar lihtsat matemaatilist võrrandit, mis kirjeldavad päikesesisendust. See aitab teil saada lisateavet selle kohta, kuidas päikesesisendust kasutatakse õppesuundades, mis kasutavad päikesevalgust.

Päikese insoliatsioon on tihedalt seotud päikesekiirgusega ise, kuid see võimaldab teil päikesevalguse mõõtmise asemel saada täpsema viisi ühe energiaobjektil kiirguse arvutamiseks.

Päikesekiirgus on elektromagnetiline valgus, mis tuleb otse päikeselt. See ulatub tavaliselt nähtavast valgusest ultraviolettkiirteni ja mõnel juhul ulatub see isegi röntgenikiirgusse ja infrapunakiirgusse. See tähendab, et päikesekiirgus annab teile usaldusväärse viisi maakera elu toetava valguse määramiseks. Planeeti ümbritsev atmosfäär tõrjub tavaliselt päikesekiirguse muud kahjulikud komponendid.

Päikese enda tuumasünteesi reaktsioonide määramiseks võite kasutada päikesekiirguse arvutust. Need nähtused tekitavad päikese heeliumi 700 miljonist tonnist vesinikust sekundis. Einsteini kuulus võrrand E = mc² kirjeldab seda protsessi, mis lõhub vesinikuaatomite vahel olevad aatomsidemed reaktsiooni energia saamiseks E džaulides, protsessis kaotatud mass m kg ja valguse kiirus c (3,8 x 10⁸ Prl). Tuumasünteesiprotsess on see, kuidas päike tekitab ise kiirguse elektromagnetilisi laineid.

Päikeseinsolatsiooni uuringute kasutusalad

Päikesesüsteemi kujundus tugineb päikesesoojusele, et mõõta, kui võimsad nad peavad olema võimalikult tõhusad. Nende konstruktsioonide kallal töötavad insenerid kasutavad päikesesisendust, et otsustada, kui palju peaksid fotogalvaanilised süsteemid tootma.

Päikese insolatsiooniga seotud andmed on abiks ka maakera päikese ümber tiirleva orbiidi põhjustatud füüsikaliste ilmastiku tüüpide tuvastamisel, tõlgendamisel ja võrdlemisel. See hõlmab karbonaat- või terrigeensest karbonaadist kaldteed - madala kaldega kuni madalas vees asuvate kallasteni ulatuva kalde geoloogilisi tunnuseid, kui mõelda, kuidas Maa püüab Päikeselt soojust nende tunnusjoonte moodustamiseks.

Lõpuks peavad ehitusinsenerid päikese temperatuurile ja kuumusele vastupidavate hoonete loomisel arvestama kiirguse ja päikese insolatsiooniga.