Дані по сонячній радіації

Дані по сонячній радіації можна представляти декількома способами, причому вони повинні містити наступну інформацію:

1. Чи є вони безпосередньо вимірюваними величинами або сумарними значеннями за який-небудь період часу (зазвичай за годину або добу).

2. Час або період часу, на протязі якого проводилися вимірювання.

3. Тип сонячної радіації (пряма, розсіяна або сумарна), тип вимірювальної апаратури.

4. Орієнтація прийомної поверхні (зазвичай горизонтальна, іноді з певним нахилом або в напрямку нормалі).

5. Для усереднених даних період часу, для якого проводилося усереднення (наприклад, середньомісячне значень добової суми сонячної радіації).

Існують рівняння для оцінки сонячної радіації (прямої) залежно від кліматичних умов.

Рівняння Ангстрема, отримане статистичним методом регресії, зв'язує середню щільність потоку сонячної радіації із щільністю потоку радіації в ясний день (у розглянутій місцевості) і середньою часткою можливого числа годин сонячного сяйва:

(3)

де Н_сер - середнє значення щільності потоку радіації на горизонтальному поверхні в розглянутий період часу (наприклад, за місяць); Н'₀, - щільність потоку радіації на горизонтальній поверхні в ясні дні у той же період часу; п — середньодобове число годин сонячного сяйва в той же період часу; N - максимальне добове число годин сонячного сяйва в той же період часу;

Значення постійних a’ і b’ визначені поруч авторів шляхом статистичної обробки радіаційних даних і даних про сонячне сяйво для тих самих станцій і моментів часу. Фриц приводить значення a’ = 0,35 і b’ = 0,61. Значення Н'_о, використовувані в рівнянні (3), можуть бути визначені по графіках:

Дані по сонячній радіації в ясні дні на горизонтальній поверхні для різних широт

Необхідно знати також тривалість дня; її можна визначити із зенітного кута Сонця для горизонтальної поверхні:

Для θ_z=90^о

- годинний кут сходу (заходу) Сонця

Тоді тривалість світлового дня:

N =

Основні труднощі рішення рівняння (3) пов'язана з невизначеністю величин Н'₀, і n/N. Точність визначення другої величини залежить від вимірювальної апаратури (запису реєстраторів сонячного сяйва можуть по різному інтерпретуватися), у той час як невизначеність першої пов'язана з неможливістю точного визначення структури ясного дня. Пізніше Пейдж і ін. модифікували цей метод, увівши в рівняння щільність позаатмосферної сонячної радіації на горизонтальній поверхні:

де Н₀ - щільність потоку позаатмосферної сонячної радіації для тієї ж самої місцевості, усереднена за розглянутий період часу; а, b - видозмінені постійні залежно від координат місцевості.

Льоф і ін. запропонували ряд значень постійних а й b для різних місцевостей і кліматичних зон.

Н₀ можна розрахувати по співвідношенню

Однак використання цієї енергії для виробництва електрики у великих розмірах пов'язано з великими труднощами, головні з яких - низька щільність сонячної радіації на поверхні землі й переривчастий характер її надходження (нічний час доби, хмарність, похмурі дні). Відомі шляхи подолання цих перешкод - створення акумуляторів енергії й комбінованих сонячно-паливних або сонячно-атомних енергосистем, а також застосування пристроїв, що концентрують сонячну енергію, що підвищують її щільність. На жаль, ці рішення не знайшли широкого застосування особливо в країнах, розташованих у високих широтах, через неконкурентоспроможність із традиційними електростанціями.

Лекція 4