Прямая инсоляция

Прямая инсоляция — это инсоляция, измеренная в данном месте на Земле с элементом поверхности, перпендикулярным солнечным лучам , исключая диффузную инсоляцию (солнечное излучение, которое рассеивается или отражается компонентами атмосферы на небе ). Прямая инсоляция равна солнечному излучению над атмосферой за вычетом атмосферных потерь из-за поглощения и рассеяния. Хотя солнечное излучение над атмосферой варьируется в зависимости от расстояния Земля-Солнце и солнечных циклов , потери зависят от времени суток (длина пути света через атмосферу зависит от угла возвышения Солнца ), облачности , влажности и других примесей. .

Упрощенная формула

Простая формула дает примерный уровень прямой инсоляции при отсутствии облаков: ^{[ 1 ]}

I_{D}=1.353{\text{ kW/m}}^{2}\times 0.7^{AM^{0.678}}

где AM - воздушная масса, определяемая выражением

AM={\frac {1}{\cos \theta }}

где θ — зенитный угол (90° минус высота ) Солнца.

Для Солнца в зените это дает 947 Вт/м. ². Однако другой источник утверждает прямой солнечный свет с мощностью 1367 Вт/м2 , что в этих условиях ² над атмосферой составляет около 1050 Вт/м. ², а общая инсоляция около 1120 Вт/м. ². ^{[ 2 ]}

Средняя прямая инсоляция

Для практических целей обычно используется среднее по времени значение прямой инсоляции в течение года. Это усреднение учитывает отсутствие солнечного света в ночное время, повышенный разброс в утренние и вечерние часы, среднее влияние облачности и смога , а также сезонные изменения солнечной высоты в полдень.

Единицы измерения

Прямая инсоляция измеряется в (Вт/м ²) или киловатт-часы на квадратный метр в сутки (кВт·ч/(м ²·день)).

1 кВт·ч/(м ²·день) = 1000 Вт · 1 час / ( 1 м ² · 24 часа) = 41,67 Вт/м ²

В случае фотоэлектрических систем средняя прямая инсоляция обычно измеряется как пиковая прямая инсоляция как кВтч/(кВт·год). (киловатт-часов в год на киловатт пиковой мощности)

Приложения

Поскольку излучение непосредственно от Солнца можно фокусировать с помощью зеркал и линз, его можно применять в концентрированных солнечных тепловых системах (CST). ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Из-за облаков и аэрозолей прямая инсоляция может колебаться в течение дня, поэтому в этих приложениях важно прогнозировать доступный ресурс. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

Ссылки

^ «Расчет солнечной инсоляции» . PVEducation.org . Архивировано из оригинала 29 января 2016 года.
^ «Введение в солнечную радиацию» . Корпорация Ньюпорт. Архивировано из оригинала 29 октября 2013 года.
^ Борема, Николас; Моррисон, Грэм; Тейлор, Роберт; Розенгартен, Гэри (1 ноября 2013 г.). «Дизайн рекламного щита с центральным приемником высокотемпературной солнечной тепловой энергии». Солнечная энергия . 97 : 356–368. Бибкод : 2013SoEn...97..356B . doi : 10.1016/j.solener.2013.09.008 .
^ Борема, Николас; Тейлор, Роберт А.; Моррисон, Грэм; Розенгартен, Гэри (1 сентября 2015 г.). «Моделирование фазового перехода твердого тела и жидкости металлического натрия для применения в солнечных тепловых электростанциях». Солнечная энергия . 119 : 151–158. Бибкод : 2015SoEn..119..151B . doi : 10.1016/j.solener.2015.06.024 .
^ Борема, Николас; Моррисон, Грэм; Тейлор, Роберт; Розенгартен, Гэри (1 сентября 2012 г.). «Жидкий натрий по сравнению с Hitec в качестве теплоносителя в центральных системах приемников солнечной энергии». Солнечная энергия . 86 (9): 2293–2305. Бибкод : 2012SoEn...86.2293B . doi : 10.1016/j.solener.2012.05.001 .
^ Ло, Эдвард В.; Кей, Мерлинда; Тейлор, Роберт А. (01 февраля 2016 г.). «Расчет финансовой стоимости концентрированной солнечной тепловой электростанции, работающей с использованием прямых прогнозов нормальной освещенности». Солнечная энергия . 125 : 267–281. Бибкод : 2016SoEn..125..267L . дои : 10.1016/j.solener.2015.12.031 .
^ Ло, Эдвард В.; Прасад, Абнил А.; Кей, Мерлинда; Тейлор, Роберт А. (01 октября 2014 г.). «Прямое прогнозирование нормальной освещенности и его применение для прогнозирования концентрированной солнечной тепловой мощности - обзор». Солнечная энергия . 108 : 287–307. Бибкод : 2014SoEn..108..287L . doi : 10.1016/j.solener.2014.07.008 .

Внешние ссылки

Национальная научная цифровая библиотека - Прямая инсоляция

[1] «Расчет солнечной инсоляции» . PVEducation.org . Архивировано из оригинала 29 января 2016 года.

[Solar_constant_at_ground_level-2] «Введение в солнечную радиацию» . Корпорация Ньюпорт. Архивировано из оригинала 29 октября 2013 года.

[3] Борема, Николас; Моррисон, Грэм; Тейлор, Роберт; Розенгартен, Гэри (1 ноября 2013 г.). «Дизайн рекламного щита с центральным приемником высокотемпературной солнечной тепловой энергии». Солнечная энергия . 97 : 356–368. Бибкод : 2013SoEn...97..356B . doi : 10.1016/j.solener.2013.09.008 .

[4] Борема, Николас; Тейлор, Роберт А.; Моррисон, Грэм; Розенгартен, Гэри (1 сентября 2015 г.). «Моделирование фазового перехода твердого тела и жидкости металлического натрия для применения в солнечных тепловых электростанциях». Солнечная энергия . 119 : 151–158. Бибкод : 2015SoEn..119..151B . doi : 10.1016/j.solener.2015.06.024 .

[5] Борема, Николас; Моррисон, Грэм; Тейлор, Роберт; Розенгартен, Гэри (1 сентября 2012 г.). «Жидкий натрий по сравнению с Hitec в качестве теплоносителя в центральных системах приемников солнечной энергии». Солнечная энергия . 86 (9): 2293–2305. Бибкод : 2012SoEn...86.2293B . doi : 10.1016/j.solener.2012.05.001 .

[6] Ло, Эдвард В.; Кей, Мерлинда; Тейлор, Роберт А. (01 февраля 2016 г.). «Расчет финансовой стоимости концентрированной солнечной тепловой электростанции, работающей с использованием прямых прогнозов нормальной освещенности». Солнечная энергия . 125 : 267–281. Бибкод : 2016SoEn..125..267L . дои : 10.1016/j.solener.2015.12.031 .

[7] Ло, Эдвард В.; Прасад, Абнил А.; Кей, Мерлинда; Тейлор, Роберт А. (01 октября 2014 г.). «Прямое прогнозирование нормальной освещенности и его применение для прогнозирования концентрированной солнечной тепловой мощности - обзор». Солнечная энергия . 108 : 287–307. Бибкод : 2014SoEn..108..287L . doi : 10.1016/j.solener.2014.07.008 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]