SUNEVO ZRAENJE Sunce u Sunce je jedna od

SUNČEVO ZRAČENJE

Sunce u Sunce je jedna od tipicnih zvezda, čiji precnik iznosi 1, 39 x 106 km. u Temperatura na njegovoj površini ima efektivnu vrednost od 5. 762 K, dok prema središtu raste dostižuci, prema raznim procenama, vrednost od 8 x 106 K do 40 x 106 K. u Na Suncu se neprekidno odvijaju spontani termonuklearni procesi pod dejstvom visokih temperatura i velikog pritiska nastalog delovanjem gravitacione kontrakcije. u Energija sunčevog zracenja definisana je donekle termonuklearnim reakcijama

Raspoloživost zračenja Sunca u Sunce, kao fuzioni reaktor, svake sekunde pretvori oko 600 miliona tona vodonika u helijum, pri čemu oslobodi ogromnu količinu energije koju emituje u Svemir u vidu elektromagnetnog zračenja (svetlosnog, toplotnog, rentgenskog i dr. ). u Od ukupno 3, 8× 1026 W energije koju sunce zrači u kosmos, Zemlja primi 1, 7 × 1017 W.

Raspoloživost zračenja Sunca u Računajući da površina projekcije Zemlje iznosi oko 128 miliona km 2, može se izračunati da sunce Zemlji svake sekunde dozrači 117・ 109 MJ (117・ 109 MW) ili oko 109 TWh energije godišnje. u To znači da sunce Zemlji godišnje dozrači 25 puta više energije nego što iznose rezerve svih fosilnih goriva.

Jačina zračenja Sunca Is [W/sr] opada sa kvadratom udaljenosti od Sunca

ENERGIJA SUNCA u Energija zračenja Sunca koja godišnje dospeva do Zemljine površine je oko 170 puta veća od energije koju sadrže ukupne rezerve uglja u svetu. u Kapacitet sunčeve energije na Zemlji je, po nekim procenama, oko 14. 000 puta veci od celokupne energije koju troši čovečanstvo danas.

Savremeni solarni sistemi omogućavaju iskorišcenje sunčeve energije tokom cele godine. u Ovakvi sistemi mogu snabdeti do 35% svih potreba u severnoj i centralnoj Evropi, više od 50% južno od Alpa, a na jugu Evrope čak 70%. u Istovremeno, znatno se smanjuje emisija štetnih gasova u atmosferu, što je argument više za korišcenje sunčeve energije. u Sa gledišta praktičnog korišcenja sunčeve energije, važna je količina energije koja dospeva na neku površinu u toku dana. u

u količina energije koja dospeva na neku površinu u toku dana zavisi od: • geografske širine, • godišnjeg doba, • orijentacije prijemne površine i • meteoroloških uslova. Prva tri faktora su geometrijskog karaktera i postoje računski metodi njihovog tačnog odredivanja.

Meteorološki uslovi su promenljiv faktor i pouzdani se podaci mogu dobiti jedino dugogodišnjim merenjima. Za korišcenje sunčeve energije važni su i podaci o srednjoj dnevnoj sumi energije po mesecima, kao i podaci o prosečnim temperaturama za iste periode. Veliku ulogu u korišcenju sunčeve energije imaju i oblik, velicina zgrada, orijentacija, materijali koji se koriste i dr. Bitno je i okruženje, tj. da li ima zasenčenja od strane drugih zgrada i dr.

Solarna konstanta Na spoljnoj granici Zemljine atmosfere u zavisnosti od aktivnosti Sunca, na površinu upravnu na pravac zračenja, u svakoj sekundi sunce dozrači između 1307 W/m 2 i 1393 W/m 2. u Ova dozračena energija u jedinici vremena (ozračenost ili iradijancija) se zove ekstraterestrična, jer je dostupna izvan, odnosno na spoljnoj granici Zemljinog vazdušnog omotača. Prosečna vrednost ove iradijancije naziva se solana konstanta. u Prihvaćeno je da je vrednost solarne konstante iznosi E 0= 1353 ± 21 W/m 2. u

Globalno Sunčevo zračenje Ukupno Sunčevo zračenje koje dospeva do površine Zemlje naziva se globalnim zračenjem, a sastoji se iz tri komponente: direktnog, difuznog i reflektovanog zračenja

Globalno Sunčevo zračenje Na putu kroz Zemljinu atmosferu zračenje Sunca slabi zbog interakcije sa molekulima gasova koje čine atmosferu, kao i česticama koje se nalaze u atmosferi. Pri prolasku kroz atmosferu zračenje Sunca se odbija (reflektuje) od molekula jedno- i dvoatomih gasova kao i od čestica prašine i dima (aerosola). U interakciji sa molekulama tro- i višeatomih gasova (H 2 O, CO 2 , O 3 itd. ) zračenje se delom reflektuje, delom apsorbuje, da bi se zatim ponovo emitovalo.

Globalno Sunčevo zračenje Reflektovano zračenje nastavlja da se prostire u svim pravcima, pa se delimično vraća u svemir, a samo delom dospeva na Zemlju. Slično je i sa apsorbovanim zračenjem, koje se naknadno emituje, takođe u najrazličitijim pravcima, pa tako i u pravcu Zemlje. Onaj deo zračenja Sunca koji do površine Zemlje prođe kroz atmosferu bez interakcije sa atmosferom, naziva se direktno zračenje. Drugi deo zračenja Sunca, koji do površine Zemlje dospe indirektnim putem, refleksijom i emisijom apsorbovanog zračenja, naziva se difuzno zračenje.

Globalno Sunčevo zračenje Direktno zračenje (Gb) predstavlja komponentu globalnog zračenja koje direktno dospeva na površinu Zemlje pri jasnom i vedrom danu. Difuzno zračenje (Gd) je deo ukupnog zračenja koji se prilikom prolaska Sunčevih zraka kroz atmosferu rasipa zbog nailaska na čestice vode, prašine i drugih oblika aerozagađenja. Reflektovano zračenje (Gr) je poseban oblik zračenja koje se detektuje na odredenu površinu u ravni Zemlje i nastaje reflektovanjem Sunčevog zračenja sa površina iz okoline (albedo podloge).

Globalno Sunčevo zračenje Koncentracija pare i prašine je promenljiva veličina u atmosferskom plaštu koja uzrokuje promenljivu spektralnu raspodelu globalnog zračenja, a u okviru toga i promenljivu vrednost njegovih komponenti direktnog i difuznog dela zračenja detektovanog na površini Zemlje. Albedo predstavlja odnos kratkotalasnog reflektovanog i globalnog zračenja i ima promenljivu veličinu (u funkciji podloge).

Globalno Sunčevo zračenje Promenom osobina podloge menja se i vrednost albeda, što se manifestuje promenama u bilansu zračenja, posebno kada su u pitanju promene u većim razmerama (obrada velikih površina tla - rast bilja, sneg i dr. ). Intenzitet reflektovanog zračenja je u direktnoj zavisnosti od konfiguracije objekata i tla u okolini indikatorske površine. Kod zelenih površina koeficijent refleksije se kreće u granicama od 0, 2 do 0, 3, što znaci da reflektuju od 20 do 30 % Sunčevog zračenja.

Potencijal Sunčevog zračenja Od dozračenog sunčevog zračenja na Zemlji čija gustina snage dostiže vrednosti od 970 do 1. 030 [W/m 2] korisno dozračena količina energije na jedinicu slobodno orijentisane površine, zavisi od: • njene orijentacije - treba da je orijentisana prema jugu, • od njenog nagiba - poželjno je da sunčevi zraci dospevaju na prijemnu površinu pod uglom što bližem - normalnom, kako bi ozračenje - gustina snage bila što veća,

Potencijal Sunčevog zračenja • od konstrukcije i • energijskih karakteristika prijemnika sunčeve energije, • doba dana, • doba godine, • vremena insolacije, • atmosferskih uslova, • eksploatacionih uslova i dr.

Insolacija Energija zračenja koja dopire do neke površine na Zemlji zavisi u prvom redu od trajanja osunčavanja (trajanja sijanja Sunca). Energija ukupnog zračenje Sunca (direktnog i difuznog) koja prođe atmosferu i u jedinici vremena dospe na površinu Zemlje naziva se insolacija („INcoming SOLar radiation”) ili solarana iradijancija. Insolacija na nivou mora i za 48, 19 o zenitnog ugla, kada pada na površinu koja je pod uglom 37 o u odnosu na horizontalnu ravan, iznosi 963, 8 W/m 2 (ASTM G 173 -03 standard) ili 1000 W/m 2 (CIE standard, zadržani uslovi iz prethodnog, pod nazivom AM-1. 5 G 15).

Energija Sunčevog zračenja Insolacija zavisi od geografske širine i od godišnjeg doba. Razlika izmedu vremena izlaska i vremena zalaska Sunca daje vreme trajanja insolacije kojoj je izložena horizontalna i nepokrivena površina. Ono iznosi za Srbiju oko 15 h - leti i oko 9 h - zimi. Stvarno trajanje insolacije je znatno kraće zbog pojave oblaka i magle, ali i zbog stanja zagadenosti atmosfere na posmatranom području.

Energija Sunčevog zračenja u Ona se razlikuje za površine koje su postavljene horizontalno, vertikalno, ili pod nekim uglom u odnosu na površinu Zemlje. Dotok energije Sunčevog zračenja nije proporcionalan trajanju insolacije (zbog apsorpcije i raspršivanja pri prolasku kroz atmosferu). u Ona zavisi i od geografske širine i nadmorske visine i sve je manja kako se smanjuje nadmorska visina i povećava geografska širina. u Na geografskoj širini od 43 stepena potencijalna energija iznosi oko 2. 500 k. Wh/m 2 godišnje, a na geografskoj širini od 46 stepena oko 2. 400 k. Wh/m 2 godišnje.

Sunčevo zračenje u Srbiji i Vojvodini u Sunčevo zračenje u Srbiji je u proseku veće za oko 40% od Evropskog proseka. u Najniže izmerene vrednosti sunčevog zračenja u Srbiji se mogu uporediti sa najvišim vrednostima u vodećim zemljama solarnog korišcenja, kao što su Nemačka i Austrija. u U cilju poredjenja, prosečna vrednost globalnog zračenja za teritoriju Nemacke iznosi oko 1. 000 k. Wh/m 2 , dok je za Srbiju ta vrednost oko 1. 400 k. Wh/m 2.

OPTIMALAN NAGIB PRIJEMNE POVRŠINE u Usled promena ugla visine Sunca tokom dana, meseca i godine, na različitim lokacijama na Zemlji, menja se i vrednost dozračene energije koja dospeva na neku površinu.

OPTIMALAN NAGIB PRIJEMNE POVRŠINE u Nepokretna južno orijentisana površina prima najviše dozračene energije ako je postavljena pod nagibom koji odgovara približno uglu ß = 0, 9 L [o] (L - geografska širina mesta lokacije površine). u Manji ugao prijemne površine odgovara višem uglu položaja Sunca, tako da u periodu povoljnijeg ugla upada Sunčevih zraka (koji se menja tokom dana) - u vremenu od 9 do 15 sati - odgovara manji nagib prijemne površine.

Upadni ugao sunčevih zraka

OPTIMALAN NAGIB PRIJEMNE POVRŠINE u Najviše dozračene energije u toku godine prima površina postavljena pod nagibom ß = 0, 9 L [°], (ukoliko je orijentisana prema jugu i ne menja joj se ugao). u Više energije prima samo površina kojoj se ugao menja i prilagodava položaju Sunca svakog meseca ili još više ukoliko prijemna površina svakodnevno "prati" Sunčevu putanju (slika 3. 7).

OPTIMALAN NAGIB PRIJEMNE POVRŠINE