Скільки сонячної енергії попадає на Землю? Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

Сонце випромінює дуже багато енергії - приблизно 1,1x1020 кВтг на секунду. Кіловат-година - це кількість енергії, необхідна для роботи лампочки розжарювання потужністю 100 Вт протягом 10 годин. Зовнішні шари атмосфери Землі перехоплюють приблизно одну мільйонну частину енергії, що випромінюється Сонцем, або приблизно 1500 квадрильйонів (1,5 x 1018) кВт·год. Однак через відображення, розсіювання та поглинання її атмосферними газами та аерозолями лише 47% усієї енергії, або приблизно 700 квадрильйонів (7 x 1017) кВт·год, досягає поверхні Землі.

Сонячне випромінювання в атмосфері Землі ділиться на так зване пряме випромінювання і на розсіяне на частинках повітря, пилу, води тощо, що містяться в атмосфері. Їхня сума утворює сумарне сонячне випромінювання. Кількість енергії, що падає на одиницю площі в одиницю часу, залежить від ряду факторів:

• широти
• місцевого клімату сезону року
• кута нахилу поверхні по відношенню до Сонця.

Час та географічне положення

Кількість сонячної енергії, що падає на поверхню Землі, змінюється внаслідок руху Сонця. Ці зміни залежать від часу доби та пори року. Зазвичай опівдні на Землю потрапляє більше сонячної радіації, ніж рано-вранці чи пізно ввечері. Опівдні Сонце високо над горизонтом, і довжина шляху проходження променів Сонця через атмосферу Землі скорочується. Отже, менше сонячної радіації розсіюється і поглинається, отже більше досягає поверхні.

Кількість сонячної енергії, що досягає поверхні Землі, відрізняється від середньорічного значення: в зимовий час - менш ніж на 0,8 кВт·год/м2 на день на Півночі Європи та більш ніж на 4 кВт·год/м2 на день у літній час у цьому ж регіоні. Відмінність зменшується у міру наближення до екватора.

(Натисніть для збільшення)

Кількість сонячної енергії залежить і від географічного розташування ділянки: чим ближче до екватора, тим воно більше. Наприклад, середньорічне сумарне сонячне випромінювання, що падає на горизонтальну поверхню, становить: у Центральній Європі, Середній Азії та Канаді – приблизно 1000 кВт·год/м2; у Середземномор'ї – приблизно 1700 кВт·год/м2; у більшості пустельних регіонів Африки, Близького Сходу та Австралії – приблизно 2200 кВт·год/м2.

Таким чином, кількість сонячної радіації суттєво різниться залежно від пори року та географічного положення (див. таблицю). Цей фактор необхідно враховувати під час використання сонячної енергії.

Вплив хмар на сонячну енергію

Кількість сонячної радіації, що досягає поверхні Землі, залежить від різних атмосферних явищ та від положення Сонця як протягом дня, так і протягом року. Хмари - основне атмосферне явище, що визначає кількість сонячної радіації, що досягає Землі. У будь-якій точці Землі сонячна радіація, що досягає поверхні Землі, зменшується зі збільшенням хмарності. Отже, країни з переважною хмарною погодою отримують менше сонячної радіації, ніж пустелі, де погода переважно безхмарна.

На формування хмар впливає наявність таких особливостей місцевого рельєфу, як гори, моря та океани, а також великі озера. Тому кількість сонячної радіації, отриманої в цих областях та прилеглих до них регіонах, може відрізнятися. Наприклад, гори можуть отримати менше сонячного випромінювання, ніж прилеглі передгір'я та рівнини. Вітри, що дмуть у бік гір, змушують частину повітря підніматися і, охолоджуючи вологу, що у повітрі, формують хмари. Кількість сонячної радіації у прибережних районах також може відрізнятись від показників, зафіксованих у областях, розташованих усередині континенту.

Кількість сонячної енергії, що надходить протягом дня, значною мірою залежить від місцевих атмосферних явищ. Опівдні при ясному небі сумарне сонячне

випромінювання, що потрапляє на горизонтальну поверхню, може досягти (наприклад, у Центральній Європі) значення в 1000 Вт/м2 (за дуже сприятливих погодних умов цей показник може бути вищим), у той час як за дуже хмарної погоди - нижче 100 Вт/м2 навіть опівдні.

Вплив забруднення атмосфери на сонячну енергію

Антропогенні та природні явища також можуть обмежувати кількість сонячної радіації, яка досягає поверхні Землі. Міський зміг, дим від лісових пожеж і попіл, що переноситься повітрям, що утворився в результаті вулканічної діяльності, знижують можливість використання сонячної енергії, збільшуючи розсіювання і поглинання сонячної радіації. Тобто ці чинники більшою мірою впливають на пряме сонячне випромінювання, ніж сумарне. При сильному забрудненні повітря, наприклад, при смозі, пряме випромінювання зменшується на 40%, а сумарне лише на 15-25%. Сильне вулканічне виверження може знизити, причому великий території Землі, пряме сонячне випромінювання на 20%, а сумарне - на 10% період від 6 місяців до 2 років. При зменшенні кількості вулканічного попелу в атмосфері ефект слабшає, але повне відновлення може тривати кілька років.

Потенціал сонячної енергії

Сонце забезпечує нас у 10 000 разів більшою кількістю безкоштовної енергії, ніж фактично використовується у всьому світі. Тільки на світовому комерційному ринку купується та продається трохи менше 85 трильйонів (8,5 x 1013) кВт·год енергії на рік. Оскільки неможливо простежити за всім процесом загалом, не можна з упевненістю сказати, скільки некомерційної енергії споживають люди (наприклад, скільки деревини та добрива збирається та спалюється, яка кількість води використовується для виробництва механічної чи електричної енергії). Деякі експерти вважають, що така некомерційна енергія становить одну п'яту частину всієї енергії, що використовується. Але навіть якщо це так, то загальна енергія, споживана людством протягом року, становить приблизно одну семитисячну частину сонячної енергії, що потрапляє на поверхню Землі в той же період.

У розвинених країнах, наприклад, США, споживання енергії становить приблизно 25 трильйонів (2.5 x 1013) кВт·год на рік, що відповідає більш ніж 260 кВт·ч на людину на день. Цей показник є еквівалентом щоденної роботи понад ста лампочок розжарювання потужністю 100 Вт протягом цілого дня. Середньостатистичний громадянин США споживає в 33 рази більше енергії, ніж мешканець Індії, в 13 разів більше, ніж китаєць, у два з половиною рази більше ніж японець і вдвічі більше ніж швед.

Кількість сонячної енергії, що потрапляє на поверхню Землі, у багато разів перевищує її витрати навіть у таких країнах як США, де енергоспоживання величезне. Якби тільки 1% території країни було використано для встановлення сонячного обладнання (фотоелектричні батареї або сонячні системи для гарячого водопостачання), що працює з ККД 10%, США були б повністю забезпечені енергією. Те саме можна сказати і щодо всіх інших розвинених країн. Однак, у певному сенсі, це нереально – по-перше, через високу вартість фотоелектричних систем, по-друге, неможливо охопити такі великі території сонячним обладнанням, не завдаючи шкоди екосистемі. Але сам принцип є вірним.

Можна охопити ту саму територію, розосередивши установки на дахах будівель, на будинках, узбіччям, на заздалегідь визначених ділянках землі і т.д. До того ж, у багатьох країнах вже понад 1% землі відведено під видобуток, перетворення, виробництво та транспортування енергії. І, оскільки більша частина цієї енергії є не відновлюваною у масштабі існування людства, цей вид виробництва енергії набагато шкідливіший для навколишнього середовища, ніж сонячні системи.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Навушники попередять про втрату свідомості 18.06.2023 Стартап STAT Health, що спеціалізується на цифровому здоров'ї, розробив інноваційні навушники, здатні відстежувати кровообіг до голови та попереджати про втрату свідомості. Це технологічне рішення може бути особливо корисним для людей, які страждають на захворювання, пов'язані з запамороченням, і дозволяє передбачити погіршення їх стану здоров'я. За словами генерального директора STAT Health, Деніела Лі, багато лікарів стикаються з труднощами у визначенні причин неприємних симптомів, таких як запаморочення, оскільки немає точних методів вимірювання. Однак за допомогою нових навушників виникає можливість підтвердити наявність проблем та зібрати достовірну інформацію про стан пацієнтів. Важливо відзначити, що ці навушники не є формою лікування, а скоріше служать засобом інформування, що дозволяє людям із серйозними захворюваннями, що викликають запаморочення та втрату свідомості, стежити за своїми показниками здоров'я. Пристрій невеликого розміру та розміщується у верхній частині вуха. Він може бути легко комбінований з іншими пристроями, такими як окуляри або інші навушники. Динамік навушників включає оптичний датчик, акселерометр, датчик тиску та датчики температури. Місткість батареї дозволяє використовувати навушники більше трьох днів, крім того, вони мають невелику сонячну панель для автоматичної підзарядки. Таким чином, користувачі можуть залишатися підключеними та отримувати дані навіть під час сну або прийняття душу. STAT Health заявила, що передплата використання їх продукту коштуватиме 50 доларів на місяць, проте для довгострокових абонентів буде передбачена знижка. В даний час компанія приймає попередні замовлення, що вимагають передплати у розмірі 1 долара.

Інші цікаві новини:

▪ Електричні кулі

▪ Цукровий фільтр для води

▪ Шосте почуття людини

▪ На Землю щороку падають 5000 тонн позаземних часток

▪ Носячі очі

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту ВЧ підсилювачі потужності. Добірка статей

▪ стаття Мистецтво починається з Трохи. Крилатий вислів

▪ стаття Чи нема риби? Детальна відповідь

▪ стаття Ламінарія японська. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Малогабаритна радіостанція. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Пасивна система захисту гучномовця. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024