Основные понятия солнечной энергетики

7. Основные понятия и определения

Солнечная энергетика: отрасль науки и техники, разрабатывающая научные основы, методы и технические средства использования энергии солнечного излучения на Земле и в космосе для получения электрической, тепловой или других видов энергии.

Источник солнечного излучения (СИ) – Солнце, которое имеет примерный радиус в 695300 км и массы около 2×1030 кг. Температура поверхности Солнца – около 60000 °С, внутри Солнца – около 400000000 °С. В течение года Солнце излучает в космическое пространство около 1,3×10²⁴ Кал.

На всю поверхность Земли приходится около (0,85 - 1,2)×10¹⁴ кВт или (7,5 - 10)×10¹⁷ кВт×ч/год при среднем удельном поступлении СИ 200–250 Вт/м² или 1752-2190 кВт×ч/м²×год.

Диапазон удельного прихода СИ на Землю меняется весьма значительно, как во времени, так и по ее территории: (170-1000) Вт/м² или (17-100)×10⁴ кВт×ч/км². Приход всех прочих видов энергии составляет всего 19 кВт/км², что говорит об огромных возможностях СИ.

Если принять, что мощность всех видов энергоустановок на Земле составляет сегодня около 10 ТВт или 10¹⁰ кВт, то мощность СИ превышает современные потребности человечества в тысячи раз. Внутри Солнца постоянно происходят реакции ядерного синтеза. В активном ядре Солнца температура достигает до 10⁷ градусов Кельвина. Спектральное излучение потока излучения из ядра – неравномерно. Указанное излучение ядра Солнца поглощается внешними относительно неактивными слоями, нагретыми до 58000 К.

СИ на Земле обладает целым рядом особенностей:

Солнечное излучение – практически неиссякаемый источник возобновляемой энергии на Земле, во много раз превосходящий ресурсы всех других источников энергии на Земле
Солнечное излучение достаточно хорошо изучено для климатологических расчетов, но недостаточно – для ряда энергетических расчетов; Особенно это касается расчетов по созданию систем энергоснабжения для автономных потребителей, а также небольших локальных энергосистем.
Солнечное излучениеИ относительно безопасно преобразуется в другие виды энергии
В поступлении солнечного излучения на Землю во времени и пространстве есть закономерные и случайные составляющие, что значительно затрудняет получение достоверных данных по СИ на Земле для энергетических расчетов из-за относительно коротких рядов наблюдений за СИ на Земле, а также ограниченности стационарных точек наблюдения за СИ в России
Солнечное излучение на поверхности Земли – рассеянная энергия, которая во-много раз меньше, чем удельная энергия на 1 м² полезной площади в традиционных ТЭС и, тем более АЭС.

Для создания мощных системных СЭС, требуются площади больше, чем для ТЭС и АЭС аналогичной мощности. С другой стороны на СИ на Земле влияет огромное количество разнообразных факторов, что затрудняет получение достоверной информации для энергетических расчетов в солнечной энергетике. В том числе: температура окружающей среды в рассматриваемой точке, облака, аэрозоли, озон, пары, турбулентность атмосферы и т.д., а также размещение станций, ее ориентация на Солнце, вид технической схемы и др.

8. Источники потенциала солнечной энергии

9. Солнечная радиация: прямая и диффузная

10. Спектры внеатмосферного и наземного, солнечного излучения

11. Методы измерения солнечной радиации

12. Методы расчета прихода солнечной радиации на горизонтальную и произвольно ориентированную площади на поверхности Земли в произвольно взятой ее точке