Πώς να υπολογίσετε την ηλιακή ακτινοβολία

Περιεχόμενο

• Υπολογισμός ηλιακής απομόνωσης
• Μάζα αέρα στην ηλιακή απομόνωση
• Άλλες μέθοδοι υπολογισμού ηλιακής απομόνωσης
• Ιδιότητες που σχετίζονται με την ηλιακή απομόνωση
• Υπολογισμός ηλιακής ακτινοβολίας έναντι ηλιακής ακτινοβολίας
• Χρήσεις της ηλιακής απομόνωσης

Βγαίνοντας έξω και αφήνοντας το φως του ήλιου να πέσει πάνω στο πρόσωπό σας είναι μια καλή αίσθηση. Το να υπολογίσεις πόσο φως του ήλιου στην πραγματικότητα σημαίνει να υπολογίσεις κάτι που ονομάζεται ηλιακή ηλιοφάνεια. Η ηλιακή ηλιοσύνη σας δίνει επίσης έναν τρόπο προσδιορισμού της φυσικής αντοχής στις ξηρές περιοχές όπως τα ερήμικα.

Υπολογισμός ηλιακής απομόνωσης

Ηλιακή ηλιοφάνεια είναι η ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας σε σχέση με το μέγεθος μιας περιοχής επιφάνειας με την πάροδο του χρόνου. Οι φωτοβολταϊκές γεννήτριες που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία μετρούν την ηλιοφάνεια ως μέση ακτινοβολία σε κιλοβάτ ανά τετραγωνικό μέτρο (kW / m²).

Μερικές φορές χρησιμοποιείται μια άλλη παραλλαγή που χρησιμοποιεί μια συνιστώσα χρόνου, κιλοβατώρες σε κιλοβάτ-μέγιστο έτος kWh / (kWp * έτος). Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να δημιουργήσετε μια φόρμουλα ηλιακής ακτινοβολίας μετρώντας το δύναμη του ηλιακού φωτός σε μια συγκεκριμένη περιοχή μέσα σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα.

Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν επίσης τον όρο ροή να αναφέρεται ηλιακή ακτινοβολία ανά μονάδα οριζόντιας περιοχής σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Αυτό είναι παρόμοιο με τη μαγνητική ροή, η ποσότητα μαγνητικού πεδίου που διέρχεται από μια δισδιάστατη επιφάνεια είναι, αλλά στην περίπτωση αυτή, η ροή ηλιακής ηλιοφάνειας μπορεί επίσης να ποικίλει ανάλογα με το πόσο μακριά είναι η Γη.

Μπορείτε να μετρήσετε την πυκνότητα ροής στην άκρη της ατμόσφαιρας από F = F_Ο x cosθ₀ Για φά_Ο η πυκνότητα ηλιακής ροής στο υψηλότερο σημείο της ατμόσφαιρας και η ηλιακή ζενίθ γωνία θ₀, τη γωνία μεταξύ του zenith και του κέντρου του δίσκου Suns. Το ζενίθ σας είναι η γραμμή που πηγαίνει κατ 'ευθείαν κάθετα στην ατμόσφαιρα όταν στέκεστε κάπου στη Γη.

Η ηλιακή ακτινοβολία μπορεί επίσης να μετρηθεί καθώς το f_lux διαιρείται με οριζόντια επιφάνεια_. Αυτές οι ποσότητες επίσης χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του ρυθμού με τον οποίο η ενέργεια από τον ήλιο φθάνει στην επιφάνεια της Γης. Ο τύπος ηλιακής ακτινοβολίας έχει δείξει στους επιστήμονες ότι η ηλιακή ακτινοβολία στο υψηλότερο σημείο της ατμόσφαιρας αλλάζει κατά περίπου 7% καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους από 1.412 kW / m² τον Ιανουάριο σε 1.321 kW / m² τον Ιούλιο, εξαιτίας του τρόπου με τον οποίο η Γη κινείται πιο κοντά και πιο μακριά από τον ήλιο.

Μάζα αέρα στην ηλιακή απομόνωση

Μπορείτε επίσης να καθορίσετε την άμεση συνιστώσα της ηλιακής ακτινοβολίας από τον τύπο 1.353 χ 7^Μ για τον παράγοντα μάζας αέρα Μ το οποίο είναι (1 / cosθ₀)^.678 για γωνία zenith θ₀. ο αέρια μάζα είναι το ποσοστό της ποσότητας της ατμόσφαιρας που πρέπει να ταξιδέψει το φως του ήλιου στη μόνη στιγμή και πόση ατμόσφαιρα θα έπρεπε να περάσει το ηλιακό φως εάν ο ήλιος ακούστηκε άμεσα.

Αυτό σημαίνει ότι αν ο ήλιος ήταν ακριβώς πάνω από το κεφάλι σας, η μάζα του αέρα θα ήταν 1, καθώς οι δύο τιμές της αναλογίας θα ήταν ίσες. Όταν ο ήλιος είναι πολύ ψηλός στον ουρανό, η τιμή για cos θ__0 είναι σχετικά μικρό και αμελητέο.

ο απευθείας μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας είναι πόση ακτινοβολία προέρχεται απευθείας από τον ήλιο. Διάχυτη ακτινοβολία είναι πόσο ο ουρανός και η ατμόσφαιρα διαχέουν την ακτινοβολία. Ανακλασμένη ακτινοβολία είναι η ποσότητα που αντανακλάται από τα νερά της Γης.

Άλλες μέθοδοι υπολογισμού ηλιακής απομόνωσης

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ηλεκτρονικό Υπολογισμό της ηλιακής απομόνωσης από την Φωτοβολταϊκή Εκπαίδευση για να υπολογίσετε την ηλιακή ηλιοφάνεια. Βεβαιωθείτε ότι κατανοείτε τις μεταβλητές και τις εξισώσεις πίσω από την αριθμομηχανή. Οποιοσδήποτε υπολογιστής ηλιακής ακτινοβολίας όπως αυτός λαμβάνει υπόψη τη θέση του ήλιου στο διάστημα και τη μέγιστη ηλιακή ηλιοφάνεια σε μια συγκεκριμένη γωνία.

Η αριθμομηχανή χρησιμοποιεί την ηλιακή υπερύθρωση ως παράγοντα που εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος και την ημέρα του έτους. Αυτό επιτρέπει την εκτέλεση του υπολογισμού λαμβάνοντας υπόψη τη θεωρία του ηλιακού συστήματος καθώς και πειραματικά αποτελέσματα.

Ιδιότητες που σχετίζονται με την ηλιακή απομόνωση

Αυτές οι παρατηρήσεις του ηλιακού φωτός δίνουν στους επιστήμονες και άλλες ποσότητες που μπορούν να υπολογίσουν, όπως η ηλιακή σταθερά S, που δίνεται από S = φά_Ο(r / r₀) x cosθ__₀ με την τρέχουσα απόσταση μεταξύ του ήλιου και της γης _r και τη μέση απόσταση μεταξύ του ήλιου και της Γης r₀. Αυτό δίνει στους επιστήμονες έναν πιο απλό τρόπο καθορισμού του τρόπου με τον οποίο η κίνηση ανάμεσα στον ήλιο και τη Γη επηρεάζει το φως του ήλιου. μικρό

ολική πυκνότητα ροής φά μπορεί επίσης να υπολογιστεί ως η μεταβολή της ηλιακής θέρμανσης στο υψηλότερο σημείο της ατμόσφαιρας ανά μονάδα επιφανείας σε σχέση με τη διαφορά χρόνου που δίνεται από το dQ / dt. Αυτό ισχύει για τα μηχανικά ηλιακά κύτταρα που εκμεταλλεύονται τις αλλαγές στο ηλιακό φως κατά τη διάρκεια της ημέρας στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι πιο προηγμένοι και ξεχωριστοί υπολογιστές μπορούν να λάβουν υπόψη συγκεκριμένες λειτουργίες όπως οι καιρικές επιπτώσεις για την πρόβλεψη της ηλιακής ηλιοφάνειας σε διάφορες ημέρες. Άλλες χρήσιμες ιδιότητες του ηλιακού φωτός είναι η άμεση κανονική ακτινοβολία (DNI), η ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που ένα αντικείμενο ή περιοχή αντιμετωπίζει σε σχέση με το μέγεθος της ίδιας της περιοχής.

Το εισερχόμενο ηλιακό φως πρέπει να είναι κάθετο προς την επιφάνεια κατά την εκτέλεση αυτού του υπολογισμού. Αυτοί οι παράγοντες, όπως η ηλιακή ηλιοφάνεια, εξαρτώνται από την ατμόσφαιρα, τη γωνία του ήλιου και την απόσταση μεταξύ του ήλιου και της Γης, ώστε οι πιο προηγμένοι υπολογισμοί μπορούν να τις περιγράψουν για να κάνουν πιο σημαντικές μετρήσεις.

Υπολογισμός ηλιακής ακτινοβολίας έναντι ηλιακής ακτινοβολίας

Ενώ χρησιμοποιείτε αριθμομηχανές για να σας δώσουμε τιμές ηλιακής ηλιοστάτης, θα πρέπει να κατανοήσετε την υποκείμενη φυσική πίσω από την ίδια την ηλιακή ηλιοφάνεια. Υπάρχουν μερικές απλές μαθηματικές εξισώσεις που μπορούν να περιγράψουν ηλιακή ηλιοφάνεια. Αυτό μπορεί να σας βοηθήσει να μάθετε περισσότερα σχετικά με τον τρόπο χρήσης ηλιακής ηλιοφάνειας σε πεδία μελέτης που εκμεταλλεύονται τη δύναμη του ηλιακού φωτός.

Η ηλιακή ακτινοβολία σχετίζεται στενά με την ίδια την ηλιακή ακτινοβολία, αλλά η ηλιακή ακτινοβολία σάς δίνει έναν πιο ακριβή τρόπο υπολογισμού της ακτινοβολίας σε ένα μόνο αντικείμενο σχετικό με την ενέργεια αντί να λαμβάνετε μόνο μια μέτρηση του ηλιακού φωτός.

Η ηλιακή ακτινοβολία είναι το ηλεκτρομαγνητικό φως που προέρχεται απευθείας από τον ήλιο. Αυτό γενικά κυμαίνεται από το ορατό φώς έως τις υπεριώδεις ακτίνες και σε ορισμένες περιπτώσεις εκτείνεται ακόμη και σε ακτίνες Χ και υπέρυθρα κύματα. Αυτό σημαίνει ότι η ηλιακή ακτινοβολία σας δίνει έναν αξιόπιστο τρόπο προσδιορισμού του φωτός που υποστηρίζει τη ζωή στη Γη. Η ατμόσφαιρα που περιβάλλει τον πλανήτη συνήθως εκτρέπει άλλα πιο επιβλαβή συστατικά της ηλιακής ακτινοβολίας.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν υπολογισμό ηλιακής ακτινοβολίας για να καθορίσετε τις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης του ίδιου του ήλιου. Αυτά τα φαινόμενα παράγουν το ήλιο του ήλιου από 700 εκατομμύρια τόνους υδρογόνου ανά δευτερόλεπτο. Einsteins διάσημη εξίσωση E = mc² περιγράφει αυτή τη διαδικασία που διασπά τους ατομικούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων υδρογόνου για την ενέργεια της αντίδρασης μι σε joules, απώλεια μάζας στη διαδικασία Μ σε κιλά και ταχύτητα φωτός ντο (3,8 χ 10⁸ Κυρία). Η διαδικασία σύντηξης είναι πώς ο ήλιος παράγει τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα της ίδιας της ακτινοβολίας.

Χρήσεις της ηλιακής απομόνωσης

Τα σχέδια του ηλιακού συστήματος βασίζονται στην ηλιακή ηλιορύθμιση για να μετρήσουν πόσο ισχυρά πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά. Οι μηχανικοί που εργάζονται σε αυτά τα σχέδια χρησιμοποιούν ηλιακή ηλιοφάνεια για να καθορίσουν τον τρόπο υπολογισμού της ποσότητας ενέργειας των φωτοβολταϊκών συστημάτων.

Τα δεδομένα που σχετίζονται με την ηλιακή ηλιοφάνεια βοηθούν επίσης στην αναγνώριση, ερμηνεία και σύγκριση των φυσικών καιρικών συνθηκών στη Γη λόγω της τροχιάς γύρω από τον ήλιο της Γης. Αυτό εκτείνεται σε ανθρακικά ή πυριτικά-ανθρακικά ράμπα, γεωλογικά χαρακτηριστικά κλίσης από χαμηλή κλίση σε ρηχές ακρογιαλιές νερού για να υπολογίσει πώς η Γη παγιδεύει τη θερμότητα από τον Ήλιο στη διαμόρφωση αυτών των χαρακτηριστικών.

Τέλος, οι μηχανικοί κατασκευών πρέπει να λάβουν υπόψη την ακτινοβολία και την ηλιακή ηλιοφάνεια όταν δημιουργούν κτίρια για να αντέξουν τη θερμοκρασία και τη θερμότητα του ήλιου.