วิธีการคำนวณพลังงานแสงอาทิตย์ Insolation

การได้ก้าวออกไปข้างนอกและปล่อยให้แสงแดดส่องลงมาบนใบหน้าเป็นความรู้สึกที่ดี การหาว่าแสงแดดจริง ๆ นั้นหมายถึงการคำนวณสิ่งที่เรียกว่าไข้แดด. ฉนวนสุริยะยังช่วยให้คุณกำหนดสภาพดินฟ้าอากาศในพื้นที่แห้งแล้งได้ เช่น ทะเลทราย

​ฉนวนกันความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์คือปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่มากกว่าขนาดของพื้นที่ผิวในช่วงเวลาหนึ่ง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่สร้างพลังงานไฟฟ้าจากแสงแดดที่ส่องเข้ามา วัดค่าความเป็นฉนวนเป็นการฉายรังสีเฉลี่ยเป็นกิโลวัตต์ต่อตารางเมตร (kW/m²).

บางครั้งมีการใช้รูปแบบอื่นที่ใช้องค์ประกอบของเวลา กิโลวัตต์-ชั่วโมง มากกว่า กิโลวัตต์-พีค-ปี kWh/(kWp*ปี) ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถสร้างสูตรการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยการวัดค่าพลังของแสงแดดเหนือพื้นที่เฉพาะในช่วงเวลาหนึ่ง certain​.

นักวิทยาศาสตร์ยังใช้คำว่าฟลักซ์เพื่ออ้างถึงการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ต่อหน่วยของพื้นที่แนวนอนทั่วบริเวณใดพื้นที่หนึ่ง คล้ายกับฟลักซ์แม่เหล็ก ปริมาณของสนามแม่เหล็กที่ผ่านมิติสองมิติ พื้นผิวมี แต่ในกรณีนี้ ฟลักซ์ของฉนวนสุริยะก็อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับว่า โลกคือ.

คุณสามารถวัดความหนาแน่นของฟลักซ์ที่ปลายชั้นบรรยากาศได้โดย

สำหรับF_อู๋ความหนาแน่นของฟลักซ์สุริยะที่จุดสูงสุดของบรรยากาศและมุมซีนิทของดวงอาทิตย์θ₀, มุมระหว่างจุดสุดยอดของคุณกับจุดศูนย์กลางของจานดวงอาทิตย์ จุดสุดยอดของคุณคือเส้นตรงในแนวตั้งสู่ชั้นบรรยากาศเมื่อคุณยืนอยู่ ณ ที่ใดที่หนึ่งบนโลก

ค่าฉนวนสุริยะยังสามารถวัดได้เป็นค่า fลักซ์หารด้วยพื้นที่ผิวแนวนอน. ปริมาณเหล่านี้ยังใช้ในการคำนวณอัตราที่พลังงานจากดวงอาทิตย์มาถึงพื้นผิวโลก สูตรการแผ่รังสีสุริยะได้แสดงให้นักวิทยาศาสตร์เห็นว่าการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ที่จุดสูงสุดของบรรยากาศเปลี่ยนแปลงประมาณ 7% ตลอดทั้งปีจาก 1.412 kW/m² ในเดือนมกราคมถึง 1.321 kW/m² ในเดือนกรกฎาคม เนื่องจากโลกเคลื่อนเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นเรื่อยๆ

คุณยังสามารถกำหนดองค์ประกอบโดยตรงของรังสีดวงอาทิตย์ได้ด้วยสูตร1.353 x .7^เอ็มสำหรับปัจจัยมวลอากาศเอ็มซึ่งเป็น(1/cosθ​​₀​​)^.678สำหรับมุมสุดยอดθ₀.ดิมวลอากาศคือสัดส่วนของบรรยากาศที่แสงแดดต้องเดินทางในช่วงเวลาหนึ่ง และบรรยากาศที่แสงแดดจะต้องผ่านเข้าไปถ้าได้ยินดวงอาทิตย์โดยตรง

ซึ่งหมายความว่า ถ้าดวงอาทิตย์อยู่เหนือศีรษะของคุณโดยตรง มวลอากาศจะเป็น 1 เนื่องจากค่าทั้งสองของสัดส่วนจะเท่ากัน เมื่อดวงอาทิตย์อยู่บนท้องฟ้าสูงมาก ค่า cosθ​​0ค่อนข้างเล็กและไม่สำคัญ

ดิโดยตรงส่วนหนึ่งของรังสีดวงอาทิตย์คือปริมาณรังสีที่มาจากดวงอาทิตย์โดยตรง. รังสีกระจายคือว่าท้องฟ้าและชั้นบรรยากาศกระจายรังสีไปมากเพียงใดรังสีสะท้อนคือปริมาณน้ำที่สะท้อนกลับจากแหล่งน้ำบนโลก

คุณสามารถใช้ระบบออนไลน์ การคำนวณพลังงานแสงอาทิตย์ Insolation โดย PV Education เพื่อคำนวณฉนวนสุริยะ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเข้าใจตัวแปรและสมการที่อยู่เบื้องหลังเครื่องคิดเลข เครื่องคำนวณไข้แดดใดๆ เช่นนี้ คำนึงถึงตำแหน่งของดวงอาทิตย์ในอวกาศและค่าสูงสุดของการเกิดไข้แดดบนพื้นผิวในมุมหนึ่ง

เครื่องคิดเลขใช้แผงโซลาร์เซลล์เป็นปัจจัยขึ้นอยู่กับละติจูดและวันของปี ซึ่งช่วยให้สามารถคำนวณได้โดยคำนึงถึงทฤษฎีของระบบสุริยะและผลการทดลองด้วย

การสังเกตแสงแดดเหล่านี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณปริมาณอื่นๆ ได้ เช่น ค่าคงที่สุริยะ S ที่กำหนดโดย

ด้วยระยะห่างปัจจุบันระหว่างดวงอาทิตย์กับโลกrและระยะห่างเฉลี่ยระหว่างดวงอาทิตย์กับโลกr₀.สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถกำหนดวิธีที่ตรงไปตรงมายิ่งขึ้นว่าการเคลื่อนที่ระหว่างดวงอาทิตย์กับโลกส่งผลต่อแสงแดดอย่างไร ความหนาแน่นของฟลักซ์สุริยะFนอกจากนี้ยังสามารถคำนวณได้จากการเปลี่ยนแปลงของความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่จุดสูงสุดของบรรยากาศต่อหน่วยพื้นที่ในช่วงเวลาต่าง ๆ ที่กำหนดโดยdQ/dt. สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ประโยชน์จากการเปลี่ยนแปลงของแสงแดดตลอดทั้งวันในการผลิตพลังงานไฟฟ้า

เครื่องคิดเลขขั้นสูงและละเอียดยิ่งขึ้นสามารถพิจารณาคุณลักษณะเฉพาะ เช่น ผลกระทบจากสภาพอากาศ เพื่อทำนายการเกิดไข้จากแสงอาทิตย์ในแต่ละวัน คุณสมบัติที่มีประโยชน์อื่น ๆ ของแสงแดด ได้แก่ การฉายรังสีแบบปกติโดยตรง (DNI) ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่วัตถุหรือพื้นที่สัมผัสเกินขนาดของพื้นที่นั้นเอง

แสงแดดที่เข้ามาจะต้องตั้งฉากกับพื้นผิวเมื่อทำการคำนวณนี้ ปัจจัยเหล่านี้ เช่น ฉนวนสุริยะ ขึ้นอยู่กับชั้นบรรยากาศ มุมของดวงอาทิตย์ และระยะห่างระหว่าง ดวงอาทิตย์และโลก ดังนั้น การคำนวณขั้นสูงจึงสามารถอธิบายการคำนวณเหล่านี้เพื่อทำการวัดที่มีความหมายมากขึ้น

ในขณะที่ใช้เครื่องคิดเลขเพื่อให้ค่าความแปรปรวนของแสงอาทิตย์แก่คุณ คุณควรเข้าใจฟิสิกส์พื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังฉนวนสุริยะ มีสมการทางคณิตศาสตร์ง่ายๆ สองสามข้อที่สามารถอธิบายการเกิดไข้แดดได้ ข้อมูลนี้สามารถช่วยให้คุณเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการใช้แผงโซลาร์เซลล์ในสาขาการศึกษาที่ใช้ประโยชน์จากแสงอาทิตย์

ไข้แดดมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ แต่การสะท้อนความร้อนจากแสงแดดจะช่วยให้คุณมีวิธีการ. ที่แม่นยำยิ่งขึ้น การคำนวณการแผ่รังสีบนวัตถุชิ้นเดียวที่เกี่ยวข้องกับพลังงานมากกว่าการวัดแสงแดด ตัวเอง.

รังสีดวงอาทิตย์เป็นแสงแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาจากดวงอาทิตย์โดยตรง โดยทั่วไปมีตั้งแต่แสงที่มองเห็นไปจนถึงรังสีอัลตราไวโอเลต และในบางกรณีอาจขยายไปถึงรังสีเอกซ์และคลื่นอินฟราเรด ซึ่งหมายความว่าการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ให้วิธีการที่เชื่อถือได้ในการกำหนดแสงที่สนับสนุนชีวิตบนโลก โดยทั่วไปบรรยากาศรอบโลกจะเบี่ยงเบนองค์ประกอบที่เป็นอันตรายอื่น ๆ ของการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์

คุณสามารถใช้การคำนวณการแผ่รังสีแสงอาทิตย์เพื่อกำหนดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันของดวงอาทิตย์เองได้ ปรากฏการณ์เหล่านี้สร้างฮีเลียมของดวงอาทิตย์จากไฮโดรเจน 700 ล้านตันต่อวินาที สมการที่มีชื่อเสียงของไอน์สไตน์E = mc²อธิบายกระบวนการนี้ที่ทำลายพันธะอะตอมระหว่างอะตอมไฮโดรเจนเพื่อเป็นพลังงานของปฏิกิริยาอีเป็นจูล มวลหายไปในกระบวนการมหน่วยเป็นกิโลกรัมและความเร็วแสงค(3.8 x 10⁸ นางสาว). กระบวนการหลอมรวมเป็นวิธีที่ดวงอาทิตย์สร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของรังสีเอง

การออกแบบระบบสุริยะอาศัยการแยกตัวจากแสงอาทิตย์เพื่อวัดว่าพวกมันต้องมีประสิทธิภาพมากเพียงใดจึงจะมีประสิทธิภาพมากที่สุด วิศวกรที่ทำงานเกี่ยวกับการออกแบบเหล่านี้ใช้แผงโซลาร์เซลล์เพื่อกำหนดวิธีการประเมินว่าระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะผลิตพลังงานได้มากเพียงใด

ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับฉนวนสุริยะยังมีประโยชน์ในการระบุ ตีความ และเปรียบเทียบประเภทของสภาพอากาศทางกายภาพบนโลกอันเนื่องมาจากการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ ซึ่งขยายไปถึงทางลาดคาร์บอเนตหรือซิลิซิกลาสติก-คาร์บอเนต ลักษณะทางธรณีวิทยาของความลาดชันจากระดับต่ำ ไล่ระดับไปเป็นแนวชายฝั่งน้ำตื้น เพื่อหาวิธีที่โลกดักจับความร้อนจากดวงอาทิตย์ในการสร้างสิ่งเหล่านี้ คุณสมบัติ

สุดท้ายนี้ วิศวกรก่อสร้างจำเป็นต้องคำนึงถึงการแผ่รังสีและฉนวนสุริยะเมื่อสร้างอาคารให้ทนต่ออุณหภูมิและความร้อนของดวงอาทิตย์