Cum se calculează izolarea solară

A păși afară și a lăsa lumina soarelui să cadă pe față este o senzație bună. A afla cât de mult este lumina soarelui înseamnă a calcula ceva numitinsolație solară. Insolația solară vă oferă, de asemenea, o modalitate de a determina intemperiile fizice în regiuni uscate, cum ar fi deșerturile.

​Insolarea solarăeste cantitatea de radiație solară peste dimensiunea unei suprafețe de-a lungul timpului. Generatoarele fotovoltaice care creează energie electrică din lumina soarelui care intră măsoară insolarea ca.iradiere medieîn kilowați pe metru pătrat (kW / m²).

Uneori se folosește o altă variantă care utilizează o componentă de timp, kilowata-oră peste kilowat-vârf-an kWh / (kWp * an). Aceasta înseamnă că puteți crea o formulă de iradiere solară măsurândputerea luminii solare asupra unei anumite zone printr-o anumită perioadă de timp​.

Oamenii de știință folosesc și termenulfluxsă se refere la radiația solară pe unitate de zonă orizontală pe o anumită regiune. Acest lucru este similar cu fluxul magnetic, cantitatea de câmp magnetic care trece printr-un bidimensional suprafața este, dar, în acest caz, fluxul de insolație solară poate varia, de asemenea, în funcție de cât de departe este Pământul este.

Puteți măsura densitatea fluxului la vârful atmosferei cu

pentruF_Odensitatea fluxului solar în cel mai înalt punct al atmosferei și unghiul zenit solarθ₀, unghiul dintre zenitul tău și centrul discului Soarelui. Zenitul tău este linia care merge direct vertical în atmosferă când stai undeva pe Pământ.

Insolația solară poate fi măsurată și ca flux împărțit la o suprafață orizontală. Aceste cantități sunt, de asemenea, folosite în calcularea vitezei cu care energia din soare ajunge la suprafața Pământului. Formula iradianței solare a arătat oamenilor de știință că iradiația solară în cel mai înalt punct al atmosferei se schimbă cu aproximativ 7% pe tot parcursul anului de la 1,412 kW / m² în ianuarie până la 1,321 kW / m² în iulie, din cauza modului în care Pământul se apropie și se îndepărtează de soare.

De asemenea, puteți determina componenta directă a radiației solare prin formulă1,353 x .7^Mpentru factorul de masă de aerMcare este(1 / cosθ​​₀​​)^.678pentru unghiul zenitθ₀.masa de aereste proporția cât de mult din atmosferă trebuie să călătorească lumina soarelui la un moment dat și cât de multă atmosferă ar trebui să treacă lumina soarelui dacă soarele ar fi auzit direct.

Aceasta înseamnă că, dacă soarele ar fi direct deasupra capului, masa de aer ar fi 1, deoarece cele două valori ale proporției ar fi egale. Când soarele este foarte sus pe cer, valoarea pentru cosθ​​0este relativ mic și neglijabil.

directo parte a radiației solare este cantitatea de radiație care provine direct de la soare. Radiații difuzeeste cât de mult difuzează cerul și atmosfera radiației.Radiații reflectateeste cantitatea reflectată înapoi de corpurile de apă de pe Pământ.

Puteți utiliza online Calculul insolației solare de PV Education pentru a calcula insolația solară. Asigurați-vă că înțelegeți variabilele și ecuațiile din spatele calculatorului. Orice calculator de insolare ca acesta ia în considerare poziția soarelui în spațiu și insolarea solară maximă pe o suprafață la un anumit unghi.

Calculatorul folosește insolația solară ca factor dependent de latitudine și ziua anului. Acest lucru îi permite să efectueze calculul luând în considerare teoria sistemului solar, precum și rezultatele experimentale.

Aceste observații ale luminii solare oferă oamenilor de știință alte cantități pe care le pot calcula, cum ar fi constanta solară S, dată de

cu distanța actuală dintre soare și Pământrși distanța medie între soare și Pământr₀.Acest lucru oferă oamenilor de știință un mod mai simplu de a determina modul în care mișcarea dintre soare și Pământ afectează lumina soarelui. Densitatea fluxului solarFpoate fi, de asemenea, calculată ca schimbare a încălzirii solare în cel mai înalt punct al atmosferei pe unitate de suprafață pe o diferență de timp, dată dedQ / dt. Acest lucru este relevant pentru ingineria celulelor solare care profită de schimbările de lumină solară pe parcursul zilei pentru a produce energie electrică.

Calculatoarele mai avansate și nuanțate pot lua în considerare caracteristici specifice, cum ar fi efectele meteo, pentru a prezice insolația solară în diferite zile. Alte proprietăți utile ale soarelui includ iradianța normală directă (DNI), cantitatea de radiație solară pe care o experimentează un obiect sau o zonă peste dimensiunea zonei în sine.

Lumina soarelui care intră trebuie să fie perpendiculară pe suprafață atunci când se efectuează acest calcul. Acești factori, cum ar fi insolația solară, depind de atmosferă, unghiul soarelui și distanța dintre ele Soarele și Pământul, astfel încât calcule mai avansate le pot descrie pentru a face măsurători mai semnificative.

În timp ce utilizați calculatoare pentru a vă oferi valori ale insolației solare, ar trebui să înțelegeți fizica care stă la baza insolării solare. Există câteva ecuații matematice simple care pot descrie insolația solară. Acest lucru vă poate ajuta să aflați mai multe despre modul în care insolația solară este utilizată în domenii de studiu care valorifică puterea soarelui.

Insolația solară este strâns legată de radiația solară însăși, însă insolația vă oferă o modalitate mai precisă de a calcularea radiației pe un singur obiect relevant pentru energie, mai degrabă decât simpla măsurare a luminii solare în sine.

Radiația solară este lumina electromagnetică care vine direct din soare. În general, aceasta variază de la lumina vizibilă la razele ultraviolete și, în unele cazuri, se extinde chiar la razele X și undele infraroșii. Aceasta înseamnă că radiația solară vă oferă un mod fiabil de a determina lumina care susține viața pe Pământ. Atmosfera din jurul planetei deviază de obicei alte componente mai dăunătoare ale radiației solare.

Puteți utiliza un calcul al radiației solare pentru a determina reacțiile de fuziune nucleară ale soarelui însuși. Aceste fenomene produc heliul soarelui din 700 de milioane de tone de hidrogen pe secundă. Faimoasa ecuație a lui EinsteinE = mc²descrie acest proces care rupe legăturile atomice dintre atomii de hidrogen pentru energia reacțieiEîn jouli, masa pierdută în procesmîn kg și viteza luminiic(3,8 x 10⁸ Domnișoară). Procesul de fuziune este modul în care soarele produce în sine undele electromagnetice ale radiației.

Proiectele sistemului solar se bazează pe insolația solară pentru a măsura cât de puternice trebuie să fie cât mai eficiente posibil. Inginerii care lucrează la aceste modele utilizează insolația solară pentru a determina cum să estimeze câtă energie ar trebui să producă sistemele fotovoltaice.

Datele legate de insolația solară sunt, de asemenea, utile pentru identificarea, interpretarea și compararea tipurilor de vreme fizică de pe Pământ din cauza orbitei Pământului în jurul soarelui. Acest lucru se extinde la rampele de carbonat sau siliciclastic-carbonat, caracteristici geologice ale înclinării de la un nivel scăzut gradient până la țărmurile apelor puțin adânci pentru a afla cum Pământul prinde căldura de la Soare în formarea acestora Caracteristici.

În cele din urmă, inginerii de construcții trebuie să ia în considerare radiația și insolația solară atunci când creează clădiri care să reziste la temperatura și căldura soarelui.