Uvod
Kot vemo, je sonce primarni in glavni vir energije za naš planet. Ogreje vso Zemljo, požene reke in daje moč vetru. Pod njegovimi žarki raste 1 kvadrilijon ton rastlin, ki hranijo 10 bilijonov ton živali in bakterij. Zahvaljujoč istemu Soncu so se na Zemlji nabrale zaloge ogljikovodikov, to je nafte, premoga, šote itd., Ki jih zdaj aktivno kurimo. Da bi človeštvo danes lahko zadovoljilo svoje potrebe po energetskih virih, potrebuje približno 10 milijard ton standardnega goriva na leto. (Zgorevalna toplota ekvivalentnega goriva - 7.000 kcal/kg).
Naloge:
· upoštevajte glavno fizikalna načela in pojavi;
· razvijati znanja in spretnosti, ki omogočajo teoretični izračun glavnih parametrov;
· razmislite o prednostih in slabostih uporabe sončne energije
· razmisliti o načinih pridobivanja električne energije in toplote iz sončnega sevanja
Sončna energija - uporaba sončnega sevanja za pridobivanje energije v kakršni koli obliki. Sončna energija izkorišča obnovljiv vir energije in lahko v prihodnosti postane okolju prijazna, torej ne proizvaja škodljivih odpadkov.
Sončno sevanje je praktično neizčrpen vir energije, doseže vse konce Zemlje, je »pri roki« vsakemu potrošniku in je okolju prijazen, cenovno dostopen vir energije.
Izkoriščanje sončne svetlobe in toplote - čisto, preprosto in naraven način pridobivanje vseh oblik energije, ki jih potrebujemo. Sončni kolektorji se lahko uporabljajo za ogrevanje ali ogrevanje stanovanjskih in poslovnih objektov. topla voda. Sončna svetloba, koncentrirana s paraboličnimi ogledali (reflektorji), se uporablja za ustvarjanje toplote (s temperaturami do nekaj tisoč stopinj Celzija). Lahko se uporablja za ogrevanje ali pridobivanje električne energije. Poleg tega obstaja še en način pridobivanja energije s pomočjo Sonca – fotovoltaična tehnologija. Fotovoltaične celice so naprave, ki pretvarjajo sončno sevanje neposredno v električno energijo.
SONČNA ENERGIJA
Energija sonca je vir življenja na našem planetu. Sonce segreva ozračje in površje Zemlje. Zahvale gredo sončna energija Pihajo vetrovi, v naravi poteka kroženje vode, morja in oceani se segrevajo, rastline se razvijajo, živali imajo hrano. Zahvaljujoč sončnemu sevanju obstajajo fosilna goriva na Zemlji. Sončno energijo lahko pretvarjamo v toploto ali hlad, gibalno moč in električno energijo.
Sončno sevanje
Sončno sevanje je elektromagnetno sevanje, koncentrirano predvsem v območju valovnih dolžin 0,28...3,0 mikronov. Sončni spekter sestavljajo:
Ultravijolični valovi z dolžino 0,28...0,38 mikronov, nevidni našim očem in sestavljajo približno 2% sončnega spektra;
Svetlobni valovi v območju 0,38 ... 0,78 mikronov, ki predstavljajo približno 49% spektra;
Infrardeči valovi z dolžino 0,78...3,0 mikronov, ki predstavljajo večino od preostalih 49% sončnega spektra. Preostali deli spektra igrajo manjšo vlogo v toplotni bilanci Zemlje.
Koliko sončne energije doseže Zemljo?
Sonce žari velik znesek energije - približno 1,1x10 20 kWh na sekundo. Kilovatna ura je količina energije, ki je potrebna za 10-urno delovanje 100-vatne žarnice z žarilno nitko. Zemljina zunanja atmosfera prestreže približno milijoninko energije, ki jo oddaja Sonce, ali približno 1500 kvadrilijonov (1,5 x 10 18) kWh letno. Vendar pa zaradi odboja, disperzije in absorpcije atmosferskih plinov in aerosolov le 47 % celotne energije ali približno 700 kvadrilijonov (7 x 10 17) kWh doseže Zemljino površje.
Sončno sevanje v zemeljski atmosferi delimo na tako imenovano direktno sevanje in razpršeno sevanje, na delce zraka, prahu, vode itd., ki jih vsebuje ozračje. Njihova vsota tvori celotno sončno sevanje.
Količina energije, ki pade na enoto površine na enoto časa, je odvisna od številnih dejavnikov: zemljepisne širine lokalnega podnebja, letnega časa in kota naklona površine glede na Sonce.
Čas in kraj
Količina sončne energije, ki pade na Zemljino površino, se spreminja zaradi gibanja Sonca. Te spremembe so odvisne od časa dneva in letnega časa. Običajno prejme Zemlja več sončnega sevanja opoldne kot zgodaj zjutraj ali pozno zvečer. Opoldne je Sonce visoko nad obzorjem, dolžina poti sončnih žarkov skozi Zemljino atmosfero pa se zmanjša. Posledično se manj sončnega sevanja razprši in absorbira, kar pomeni, da več doseže površino.
Količina sončne energije, ki doseže zemeljsko površje, se razlikuje od letnega povprečja: zimski čas- manj kot 0,8 kWh/m2 na dan v Severni Evropi in več kot 4 kWh/m2 na dan v poletni čas v isti regiji. Razlika se zmanjšuje, ko se približujete ekvatorju.
Količina sončne energije je odvisna tudi od geografske lege mesta: bližje ekvatorju, večja je. Na primer, povprečno letno skupno sončno sevanje, ki pada na vodoravno površino, je: v srednji Evropi, Srednja Azija in Kanada - približno 1000 kWh/m2; v Sredozemlju - približno 1700 kWh / m 2; v večini puščavskih območij Afrike, Bližnjega vzhoda in Avstralije - približno 2200 kWh/m2.
Tako se količina sončnega sevanja močno razlikuje glede na letni čas in geografsko lego. Ta dejavnik je treba upoštevati pri uporabi sončne energije.
Solarna baterija je niz solarnih modulov, ki pretvarjajo sončno energijo v električno in jo s pomočjo elektrod prenašajo naprej na druge pretvorne naprave. Slednji so potrebni za pretvorbo enosmernega toka v izmenični tok, ki je sposoben sprejema gospodinjski električni aparati. Enosmerni tok nastane, ko sončno energijo sprejmejo fotocelice in se fotonska energija pretvori v električni tok.
Koliko fotonov zadene fotocelico, je odvisno, koliko energije proizvede sončna baterija. Zato na delovanje baterije ne vpliva samo material fotocelice, ampak tudi količina sončni dnevi na leto, vpadnega kota sončne svetlobe na baterijo in drugih dejavnikov, na katere človek ne more vplivati.
Vidiki, ki vplivajo na količino energije, ki jo proizvede sončna plošča
Prvič, zmogljivost sončnih kolektorjev je odvisna od materiala izdelave in proizvodne tehnologije. Od tistih na trgu lahko najdete baterije z zmogljivostjo od 5 do 22 %. Vse sončne celice delimo na silicijeve in filmske.
Zmogljivost modulov na osnovi silicija:
- Plošče iz monokristalnega silicija – do 22 %.
- Polikristalne plošče – do 18%.
- Amorfna (fleksibilna) – do 5%.
Zmogljivost filmskega modula:
- Na osnovi kadmijevega telurida – do 12%.
- Na osnovi meli-indij-galijevega selenida - do 20%.
- Na polimerni osnovi - do 5%.
Tukaj so tudi mešane vrste paneli, ki omogočajo, da prednosti enega tipa prekrijejo slabosti drugega in s tem povečajo učinkovitost modula.
Na količino energije, ki jo daje sončna baterija, vpliva tudi količina jasni dnevi letno. Znano je, da če se sonce v vaši regiji pojavi cel dan manj kot 200 dni na leto, potem namestitev in uporaba sončnih kolektorjev verjetno ne bo donosna.
Poleg tega na učinkovitost plošč vpliva tudi temperatura ogrevanja baterije. Torej pri segrevanju za 1 °C produktivnost pade za 0,5 %, temu primerno pri segrevanju za 10 °C imamo polovico manjši izkoristek. Da bi preprečili takšne težave, so nameščeni hladilni sistemi, ki zahtevajo tudi porabo energije.
Za ohranjanje visoke zmogljivosti skozi ves dan so nameščeni sistemi za sledenje soncu, ki pomagajo vzdrževati pravi vpadni kot žarkov na sončne celice. Toda ti sistemi so precej dragi, da ne omenjam samih baterij, zato si ne more vsak privoščiti, da bi jih namestil za napajanje svojega doma.
Koliko energije sončna baterija ustvari, je odvisno tudi od skupne površine vgrajenih modulov, saj lahko vsaka fotocelica sprejme omejeno količino.
Kako izračunati, koliko energije sončna plošča zagotavlja vašemu domu?
Na podlagi zgornjih točk, ki jih je vredno upoštevati pri nakupu solarnih panelov, lahko izpeljemo preprosto formulo, po kateri lahko izračunamo, koliko energije proizvede en modul.
Recimo, da ste izbrali enega najbolj produktivnih modulov s površino 2 m2. Količina sončne energije na tipičen sončen dan je približno 1000 vatov na m2. Kot rezultat dobimo naslednjo formulo: sončna energija (1000 W/m2) × produktivnost (20 %) × površina modula (2 m2) = moč (400 W).
Če želite izračunati, koliko sončne energije absorbira baterija v večerni čas dan in na oblačen dan lahko uporabite naslednjo formulo: količina sončne energije na jasen dan × sinus kota sončnih žarkov in površine panela × odstotek pretvorjene energije na oblačen dan = koliko sončne energije energijo, ki jo baterija končno pretvori. Na primer, recimo, da je zvečer vpadni kot žarkov 30̊. Dobimo naslednji izračun: 1000 W/m2 × sin30̊ × 60 % = 300 W/m2 in zadnja številka Uporabljamo ga kot osnovo za izračun moči.
Sonce oddaja ogromno energije – približno 1,1x1020 kWh na sekundo. Kilovatna ura je količina energije, ki je potrebna za 10-urno delovanje 100-vatne žarnice z žarilno nitko. Zemljina zunanja atmosfera prestreže približno milijoninko energije, ki jo oddaja Sonce, ali približno 1500 kvadrilijonov (1,5 x 1018) kWh letno. Vendar pa zaradi odboja, sipanja in absorpcije atmosferskih plinov in aerosolov le 47 % celotne energije ali približno 700 kvadrilijonov (7 x 1017) kWh doseže Zemljino površje.
Sončno sevanje v zemeljski atmosferi delimo na tako imenovano direktno sevanje in razpršeno sevanje na delcih zraka, prahu, vode itd., ki jih vsebuje ozračje. Njihova vsota tvori celotno sončno sevanje. Količina energije, ki pade na enoto površine na enoto časa, je odvisna od številnih dejavnikov:
- zemljepisna širina
- lokalno podnebno sezono v letu
- kot naklona površine glede na Sonce.
Čas in zemljepisna lega
Količina sončne energije, ki pade na Zemljino površino, se spreminja zaradi gibanja Sonca. Te spremembe so odvisne od časa dneva in letnega časa. Običajno prejme Zemlja več sončnega sevanja opoldne kot zgodaj zjutraj ali pozno zvečer. Opoldne je Sonce visoko nad obzorjem, dolžina poti sončnih žarkov skozi Zemljino atmosfero pa se zmanjša. Posledično se manj sončnega sevanja razprši in absorbira, kar pomeni, da več doseže površino.
Količina sončne energije, ki doseže Zemljino površje, se razlikuje od letnega povprečja: pozimi - za manj kot 0,8 kWh/m2 na dan v Severni Evropi in za več kot 4 kWh/m2 na dan poleti v tej isti regiji. Razlika se zmanjšuje, ko se približujete ekvatorju.
Količina sončne energije je odvisna tudi od geografske lege mesta: bližje ekvatorju, večja je. Na primer, povprečno letno skupno sončno sevanje, ki pada na vodoravno površino, je: v srednji Evropi, srednji Aziji in Kanadi - približno 1000 kWh/m2; v Sredozemlju - približno 1700 kWh / m2; v večini puščavskih območij Afrike, Bližnjega vzhoda in Avstralije - približno 2200 kWh/m2.
Tako se količina sončnega obsevanja močno spreminja glede na letni čas in geografsko lego (glej tabelo). Ta dejavnik je treba upoštevati pri uporabi sončne energije.
| Južna Evropa | Srednja Evropa | Severna Evropa | Karibska regija | |
| januar | 2,6 | 1,7 | 0,8 | 5,1 |
| februar | 3,9 | 3,2 | 1,5 | 5,6 |
| marec | 4,6 | 3,6 | 2,6 | 6,0 |
| aprila | 5,9 | 4,7 | 3,4 | 6,2 |
| maja | 6,3 | 5,3 | 4,2 | 6,1 |
| junija | 6,9 | 5,9 | 5,0 | 5,9 |
| julija | 7,5 | 6,0 | 4,4 | 6,0 |
| avgusta | 6,6 | 5,3 | 4,0 | 6,1 |
| septembra | 5,5 | 4,4 | 3,3 | 5,7 |
| oktobra | 4,5 | 3,3 | 2,1 | 5,3 |
| novembra | 3,0 | 2,1 | 1,2 | 5,1 |
| decembra | 2,7 | 1,7 | 0,8 | 4,8 |
| LETO | 5,0 | 3,9 | 2,8 | 5,7 |
Vpliv oblakov na sončno energijo
Količina sončnega sevanja, ki doseže zemeljsko površje, je odvisna od različnih atmosferskih pojavov in od položaja Sonca tako podnevi kot skozi vse leto. Oblaki so glavni atmosferski pojav, ki določa količino sončnega sevanja, ki doseže zemeljsko površje. Kjer koli na Zemlji se sončno sevanje, ki doseže Zemljino površje, zmanjša, ko se poveča oblačnost. Zato države s pretežno oblačnim vremenom prejmejo manj sončnega sevanja kot puščave, kjer je vreme večinoma brez oblačka.
Na nastanek oblakov vpliva prisotnost lokalnih značilnosti terena, kot so gore, morja in oceani, pa tudi velika jezera. Zato se lahko količina sončnega sevanja, prejetega na teh območjih in v njihovih okoliških regijah, razlikuje. Na primer, gore lahko prejmejo manj sončnega sevanja kot sosednja vznožja in ravnine. Vetrovi, ki pihajo proti goram, prisilijo del zraka, da se dvigne in s hlajenjem vlage v zraku nastanejo oblaki. Količina sončnega sevanja na obalnih območjih se lahko razlikuje tudi od tiste, zabeležene na območjih v notranjosti.
Količina sončne energije, prejete čez dan, je v veliki meri odvisna od lokalnih atmosferskih razmer. Opoldne z jasnim nebom skupno sončno
sevanje, ki pade na vodoravno površino, lahko doseže (npr. v Srednji Evropi) vrednost 1000 W/m2 (v zelo ugodnih vremenskih razmerah je ta številka lahko višja), v zelo oblačnem vremenu pa lahko celo pod 100 W/m2. opoldne.
Vpliv onesnaženosti zraka na sončno energijo
Antropogene in naravni pojavi lahko tudi omeji količino sončnega sevanja, ki doseže zemeljsko površje. Mestni smog, dim zaradi gozdnih požarov in pepel v zraku zaradi vulkanske dejavnosti zmanjšujejo sposobnost izkoriščanja sončne energije s povečanjem disperzije in absorpcije sončnega sevanja. To pomeni, da imajo ti dejavniki večji vpliv na direktno sončno obsevanje kot na skupno sevanje. Pri močnem onesnaženju zraka, na primer s smogom, se neposredno sevanje zmanjša za 40%, skupno sevanje pa le za 15-25%. Močan vulkanski izbruh lahko na velikem območju zemeljske površine zmanjša neposredno sončno sevanje za 20 % in celotno sevanje za 10 % za obdobje od 6 mesecev do 2 let. Ko se količina vulkanskega pepela v atmosferi zmanjša, učinek oslabi, vendar lahko popolno okrevanje traja več let.
Potencial sončne energije
Sonce nam daje 10.000-krat velik znesek brezplačne energije, kot se dejansko uporablja po vsem svetu. Samo na svetovnem komercialnem trgu se letno kupi in proda nekaj manj kot 85 bilijonov (8,5 x 1013) kWh energije. Ker je nemogoče spremljati celoten proces, je nemogoče z gotovostjo trditi, koliko nekomercialne energije ljudje porabijo (npr. koliko lesa in gnojil se zbere in zakuri, koliko vode se porabi za mehansko oz. električna energija). Nekateri strokovnjaki ocenjujejo, da takšna nekomercialna energija predstavlja petino vse porabljene energije. Toda tudi če je tako, je celotna energija, ki jo človeštvo porabi v enem letu, le približno ena sedemtisočinka sončne energije, ki v istem obdobju udari na Zemljino površje.
V razvitih državah, kot so ZDA, je poraba energije približno 25 trilijonov (2,5 x 1013) kWh na leto, kar ustreza več kot 260 kWh na osebo na dan. Ta indikator je enakovredno vsakodnevno delo več kot sto 100 W žarnic z žarilno nitko čez dan. Povprečen državljan ZDA zaužije 33-krat več energije, kot prebivalec Indije, 13-krat več kot Kitajec, dvainpolkrat več kot Japonec in dvakrat toliko kot Šved.
Količina sončne energije, ki pade na zemeljsko površje, je večkrat večja od njene porabe, tudi v državah, kot so ZDA, kjer je poraba energije enormna. Če bi le 1 % površine države uporabljali za namestitev sončne opreme (fotovoltaičnih panelov oz. solarni sistemi za oskrbo s toplo vodo) z izkoristkom 10 %, bi bile ZDA popolnoma energetsko samozadostne. Enako lahko trdimo za vse druge razvite države. Vendar je to v določenem smislu nerealno – prvič zaradi visokih stroškov fotonapetostnih sistemov, drugič pa je nemogoče pokriti tako velika območja s solarno opremo brez škode za ekosistem. Toda sam princip je pravilen.
Enako območje lahko pokrijete tako, da razpršite instalacije na strehah stavb, na hišah, ob cestah, na vnaprej določenih parcelah itd. Poleg tega je v mnogih državah že več kot 1 % zemlje namenjenih pridobivanju, preoblikovanju, proizvodnji in transportu energije. In ker je večina te energije v človeškem merilu neobnovljiva, je tovrstna proizvodnja energije veliko bolj škodljiva za okolje kot sončni sistemi.
Naraščajoče cene energije v Rusiji sili ljudi v zanimanje za poceni vire energije. Najbolj dostopna je sončna energija. Energija sončnega sevanja, ki pade na Zemljo, je 10.000-krat večja od količine energije, ki jo ustvari človeštvo. Težave se pojavljajo v tehnologiji zbiranja energije in zaradi neenakomerne oskrbe sončnih elektrarn z energijo. Zato se sončni kolektorji in sončne baterije uporabljajo bodisi v povezavi z baterijami za shranjevanje energije bodisi kot sredstvo za dodatno polnjenje glavne elektrarne.
Naša država je velika in razporeditev sončne energije po njenem ozemlju je zelo raznolika.
Podatki o povprečnem vnosu sončne energije
Intenzivnost vnosa sončne energije
Območja največje intenzivnosti sončnega sevanja. Na 1 kvadratni meter se dobavlja več kot 5 kW. uro. sončne energije na dan.
Ob južni meji Rusije od Bajkalskega jezera do Vladivostoka, v regiji Jakutsk, na jugu republike Tyva in republike Buryatia, nenavadno, za arktičnim krogom v vzhodnem delu Severne Zemlje.
Vložek sončne energije od 4 do 4,5 kW. uro na 1 kvadratni meter. meter na dan
Krasnodarska regija, Severni Kavkaz, Rostovska regija, južni del Volge, južne regije Novosibirska, Irkutska regija, Burjatija, Tyva, Hakasija, Primorsko in Habarovsko ozemlje, Amurska regija, otok Sahalin, velika ozemlja od Krasnojarsko ozemlje v Magadan, Severnaya Zemlya, severovzhodno od Jamalo-Neneškega avtonomnega okrožja.
Od 2,5 do 3 kW. uro na kvadratni meter na dan
Ob zahodnem loku - Nižni Novgorod, Moskva, Sankt Peterburg, Salehard, vzhodna Čukotka in Kamčatka.
Od 3 do 4 kW. uro na 1 kvadratni meter. meter na dan
Ostali del države.
Trajanje sončnega obsevanja na leto
Energijski pretok je največji maja, junija in julija. V tem obdobju v srednji pas Rusija za 1 kvadratni meter. meter površine je 5 kW. uro na dan. Najnižja intenzivnost je v decembru-januarju, ko je 1 kv. meter površine predstavlja 0,7 kW. uro na dan.
Funkcije namestitve
Če sončni kolektor namestite pod kotom 30 stopinj glede na površino, lahko zagotovite pridobivanje energije v največjem in minimalnem načinu 4,5 oziroma 1,5 kWh na 1 m2. meter. v enem dnevu.
Porazdelitev intenzivnosti sončnega sevanja v osrednji Rusiji po mesecih
Na podlagi podanih podatkov je mogoče izračunati površino ploščatih sončnih kolektorjev, potrebnih za oskrbo s toplo vodo štiričlanske družine v posamezni hiši. Ogrevanje 300 litrov vode s 5 stopinj na 55 stopinj junija lahko zagotovijo kolektorji s površino 5,4 kvadratnega metra, decembra 18 kvadratnih metrov. metrov. Če uporabimo učinkovitejše vakuumske kolektorje, se potrebna površina kolektorja zmanjša za približno polovico.
Pokritje potreb po sanitarni vodi s sončno energijo
V praksi je priporočljivo, da sončne kolektorje ne uporabljamo kot glavni vir tople vode, temveč kot napravo za ogrevanje vode, ki vstopa v ogrevalno napeljavo. V tem primeru se poraba goriva močno zmanjša. To zagotavlja nemoteno oskrbo topla voda in prihranite denar za oskrbo s toplo vodo in ogrevanje hiše, če je to hiša za stalno bivanje. Na dachah, poleti, za pridobivanje tople vode uporabljajo različne vrste sončni kolektorji. Od tovarniško izdelanih zbiralnikov do domačih naprav iz odpadnega materiala. Razlikujejo se predvsem po učinkovitosti. Tovarniški je bolj učinkovit, vendar stane več. Iz starega hladilnika lahko skoraj brezplačno izdelate razdelilnik s toplotnim izmenjevalnikom.
V Rusiji namestitev sončnih kolektorjev ureja RD 34.20.115-89 " Smernice o izračunu in načrtovanju solarnih ogrevalnih sistemov", VSN 52-86 (v formatu RTF, 11 Mb) "Instalacija sončne oskrbe s toplo vodo. Standardi oblikovanja." Obstajajo priporočila za uporabo netradicionalnih virov energije v živinoreji, proizvodnji krme, kmečkih kmetijah in stanovanjskem sektorju na podeželju, razvit na zahtevo Ministrstva za kmetijstvo leta 2002. Veljavni so GOST R 51595 "Sončni kolektorji. Tehnične zahteve", GOST R 51594 "Sončna energija. Izrazi in definicije".
Ti dokumenti podrobno opisujejo diagrame uporabljenih sončnih kolektorjev in največ učinkovite načine njihova uporaba v različnih podnebnih razmerah.
Sončni kolektorji v Nemčiji
V Nemčiji država subvencionira stroške vgradnje sončnih kolektorjev, zato njihova uporaba vztrajno narašča. V letu 2006 je bilo vgrajenih 1 milijon 300 tisoč kvadratnih metrov kolektorjev. Od tega je približno 10 % dražjih in učinkovitejših vakuumskih kolektorjev. Skupna površina sončnih kolektorjev, nameščenih do danes, je približno 12 milijonov kvadratnih metrov.
Materiale in grafiko zagotavlja Viessmann
Intenzivnost sončne svetlobe, ki doseže zemljo, se spreminja glede na čas dneva, leto, lokacijo in vremenske razmere. Skupaj energija, izračunana na dan ali na leto, se imenuje obsevanje (ali drugače »vhodno sončno sevanje«) in kaže, kako močno je bilo sončno sevanje. Obsevanje se meri v W*h/m² na dan ali drugo obdobje.
Intenzivnost sončnega sevanja v prostem prostoru na razdalji, ki je enaka povprečni razdalji med Zemljo in Soncem, imenujemo sončna konstanta. Njegova vrednost je 1353 W/m². Med prehodom skozi atmosfero sončna svetloba je oslabljen predvsem zaradi absorpcije infrardečega sevanja z vodno paro, ultravijolično sevanje— sipanje ozona in sevanja z atmosferskimi prašnimi delci in aerosoli. Indikator vpliva atmosfere na intenzivnost sončnega sevanja, ki doseže zemeljsko površje, se imenuje »zračna masa« (AM). AM je definiran kot sekans kota med Soncem in zenitom.
Slika 1 prikazuje spektralno porazdelitev intenzitete sončnega sevanja v različni pogoji. Zgornja krivulja (AM0) ustreza sončnemu spektru zunaj zemeljske atmosfere (na primer na krovu vesoljska ladja), tj. pri ničelni zračni masi. Približna je porazdelitev jakosti sevanja popolnoma črnega telesa pri temperaturi 5800 K. Krivulji AM1 in AM2 ponazarjata spektralno porazdelitev sončnega sevanja na zemeljskem površju, ko je Sonce v zenitu in pod kotom med Sonce in zenit 60°. V tem primeru je skupna moč sevanja približno 925 oziroma 691 W/m². Povprečna jakost sevanja na Zemlji približno sovpada z jakostjo sevanja pri AM = 1,5 (Sonce je pod kotom 45° glede na obzorje).
Blizu površine Zemlje lahko vzamete Povprečna vrednost jakost sončnega sevanja 635 W/m². Na zelo jasen sončen dan se ta vrednost giblje od 950 W/m² do 1220 W/m². Povprečna vrednost je približno 1000 W/m². Primer: skupna intenzivnost sevanja v Zürichu (47°30′N, 400 m nadmorske višine) na površini, ki je pravokotna na sevanje: 1. maj ob 12:00 1080 W/m²; 21. december ob 12:00 930 W/m².
Zaradi poenostavitve izračuna prihoda sončne energije je ta običajno izražen v urah sončnega obsevanja z intenzivnostjo 1000 W/m². Tisti. 1 ura ustreza prihodu sončnega sevanja 1000 W*h/m². To približno ustreza obdobju, ko poleti sonce sije sredi sončnega dneva brez oblačka na površino pravokotno na sončni žarki.
Primer
Svetlo sonce sije z jakostjo 1000 W/m² na površino pravokotno na sončne žarke. V 1 uri pade 1 kWh energije na 1 m² (energija je enaka moči, pomnoženi s časom). Podobno povprečni prihod sončnega sevanja 5 kWh/m² tekom dneva ustreza 5 uram največjega sonca na dan. Ne zamenjujte ur največje obremenitve z dejanskim trajanjem dnevne ure. V dnevnih urah sije sonce različno intenzivnostjo, skupno pa daje enako količino energije, kot če bi svetil 5 ur na največji jakosti. Pri izračunih naprav za sončno energijo se uporabljajo najvišje ure sonca.
Prihod sončnega sevanja se razlikuje čez dan in od kraja do kraja, zlasti v gorskih območjih. Obsevanje se giblje v povprečju od 1000 kWh/m² na leto za severnoevropske države do 2000–2500 kWh/m² na leto za puščave. Vreme in deklinacija sonca (ki je odvisna od zemljepisne širine območja) vodi tudi do razlik v prihodu sončnega sevanja.
V Rusiji je v nasprotju s splošnim prepričanjem veliko krajev, kjer je donosno pretvarjati sončno energijo v električno. Spodaj je zemljevid virov sončne energije v Rusiji. Kot lahko vidite, se v večini Rusije lahko uspešno uporablja v sezonskem načinu in na območjih z več kot 2000 sončnimi urami na leto - skozi vse leto. Seveda v zimsko obdobje Proizvodnja energije iz sončnih kolektorjev se znatno zmanjša, še vedno pa ostaja strošek električne energije iz sončne elektrarne bistveno nižji kot iz dizelskega ali bencinskega generatorja.
Še posebej ugodno ga je uporabljati tam, kjer ni centraliziranih električnih omrežij in oskrbo z energijo zagotavljajo dizelski generatorji. In takih območij je v Rusiji veliko.
Še več, tudi tam, kjer obstajajo omrežja, lahko uporaba sončnih kolektorjev, ki delujejo vzporedno z omrežjem, znatno zmanjša stroške energije. S trenutnim trendom povečevanja tarif ruskih naravnih energetskih monopolov postaja namestitev sončnih kolektorjev pametna naložba.
