Referat.me

Название: Основные характеристики солнечного света

Вид работы: реферат

Рубрика: Математика

Размер файла: 14.55 Kb

Скачать файл: referat.me-218531.docx

Краткое описание работы: Освещенность (усредненная мощность солнечного излучения, измеренная в верхней атмосфере Земли перпендикулярно солнечным лучам): 1366 Вт на квадратный метр (или 1361, в соответствии с НАСА).

Основные характеристики солнечного света

Освещенность (усредненная мощность солнечного излучения, измеренная в верхней атмосфере Земли перпендикулярно солнечным лучам): 1366 Вт на квадратный метр (или 1361, в соответствии с НАСА).

«Стандартное солнце» (пиковая мощность излучения, которая достигает поверхности Земли на уровне моря в районе экватора в безоблачный полдень): 1000 Вт/м2, или 1 кВт/м2.

Это значение обычно используется в характеристиках фотоэлектрических систем. Здесь и далее все цифры приведены для поверхностей, оптимально расположенных относительно солнца (перпендикулярно лучам) в соответствии с широтой. Для горизонтальных поверхностей вы получите меньше солнечного света: чем дальше от экватора, тем ниже плотность солнечной энергии.

Инсоляция (среднее количество часов «стандартного солнца» на протяжении суток): от 4–5 солнечных часов на северо-востоке США до 5–7 часов на юго-западе. Инсоляция часто указывается в кВт·ч, численно вытекая из значения «стандартного солнца» в 1 кВт.

Общее количество излучаемой энергии солнечного света в день на м2 на уровне моря: (энергия за день) = 1 кВт·ч × (инсоляция в часах). Учитывая среднюю инсоляцию в США, равную 5 солнечным часам, это значение обычно равно 5 кВт·ч/м2.

Солнечная мощность, усредненная за весь день: Wattsaverag = (энергия за день)/24. Для инсоляции в 5 кВт·ч мощность, усредненная за весь день – 5000 Вт/24 = 208 Вт/м2. Обратите внимание, что только небольшая часть этой энергии может быть преобразована в электричество из-за не очень высокой эффективности фотоэлектрических систем.

Типовые характеристики фотоэлектрических систем

Средний КПД распространенных коммерческих солнечных панелей: на кристаллическом кремнии (CSI) – 12–17%; тонкопленочных (из аморфного кремния и других материалов) – 8–12%.

Мощность, генерируемая панелью в один квадратный метр: PVwatts = (солнечная мощность) × (средний КПД), где КПД преобразуется в десятичное число.

Пиковая мощность в безоблачный полдень: PVwatts-peak = 1000 Вт × КПД. Как правило, пиковая мощность равна 120170 Вт/м2 для CSi и 80–120 Вт/м2 для тонких пленок (TF).

Суммарное усредненное количество энергии, производимой панелью в один м2 за день: PVday = PVwatts-peak × (Инсоляция в часах). Для инсоляции в 5 часов это значение будет 0.6–0.85 кВт/м2 для CSi и 0.4–0.6 кВт/м2 для TF.

Выработанная энергия панели, усредненная за весь день: PVwatts-average = PVday/24. Это примерно 25–35 Вт/м2 для CSi и 17–25 Вт/м2 для TF.

Общая энергия, генерируемая фотоэлектрическим модулем на м2 в год: PVyear = (полная энергия в день) × 365, которая будет равна примерно 219–310 кВт·ч для CSi и 146–219 кВт·ч для TF. Обратите внимание, что инверторы имеют эффективность 95–97%, поэтому фактической электроэнергии будет на 5% меньше.

Ожидаемая стоимость электроэнергии с одного м2, сэкономленной за год: Saving = PVyear × 0.95 × (стоимость кВт·ч), где 0.95 – КПД преобразователя и потери в проводах.

В среднем в США стоимость одного кВт·ч электроэнергии равна $0.12, это дает в год $24–35 для CSi и $17–24 для тонких пленок. Таким образом, в лучшем случае, можно будет сэкономить $35 в год на 1 м2 панели. Эта цифра относится к высокоэффективной системе с номинальной мощностью 170 Вт/м2. Учитывая тот факт, что в настоящее время стоимость типичной фотоэлектрической системы составляет $8000 на 1000 Вт, такие установки будут стоить 170/1000 × $8, 000 = $1, 360 за м2. Это означает, что в нашем примере, гипотетический срок окупаемости будет 1360/35 = 39 лет. Никакое оборудование не сможет так долго функционировать. Скидки и кредиты могут сократить это время более чем на половину, однако, все равно, для среднестатистического домашнего хозяйства установка солнечной панели, скорее всего, не окупится. Конечно, это всего лишь пример. В районах с другой инсоляцией и другими затратами на установку срок окупаемости может быть выше или ниже.

Краткая информация о Солнце

Диаметр: 1, 392, 000 км;

Масса: 1, 989, 100 × 1024 кг;

Температура на поверхности: ~5, 700 °С;

Среднее расстояние от Земли до Солнца: 150 млн. км;

Состав по массе: 74% водород, 25% гелий, 1% другие элементы;

Яркость (общее количество энергии, излучаемой во всех направлениях): 3.85 × 1026 Вт (~385 млрд. МВт);

Плотность мощности излучения на поверхности Солнца: 63, 300 кВт на квадратный метр.

Похожие работы

  • Солнце

    Солнце — источник света, тепла и жизни в солнечной системе, но вместе с тем это ближайшая к нам звезда. Звезды мы видим как светящиеся точки даже в сильнейшие телескопы. Солнце — единственная звезда, у которой мы наблюдаем диск и различные явления на нем и можем их изучать.

  • Физическая природа комет

    Маленькое ядро диаметром несколько километров является единственной твердой частью кометы, и в нем практически сосредоточена вся ее масса. Масса комет крайне мала и нисколько не влияет на движение планет.

  • Физическая природа комет

    Физическая природа комет

  • Солнце

    Общие сведения о Солнце. Спектр и химический состав Солнца.

  • Основы астрофотометрии

    Оптический диапазон. Радиодиапазон. Рентгеновский и гамма- диапазоны.

  • Электродинамический расчет фотона

    Фотон – это квант электромагнитного потока излучения, т.е. состоит из кванта электрического потока и кванта магнитного потока.

  • Фотометрия

    Базовые понятия. Способы решения типовых задач.

  • Гипотеза Геи

    Гея — греческая богиня, которая вывела мир из хаоса. Гипотезу Геи выдвинул английский ученый Джеймс Лавлок, работавший в НАСА в начале 1960-х годов, в период, когда только начинались поиски жизни в Солнечной системе.

  • Нептун

    Нептун открыт в Берлинской обсерватории 23 сентября 1846 г. Иоганном Галле на основании предсказаний, сделанных независимо Джоном К. Адамсом в Англии и Урбеном Ж. Леверрье во Франции.

  • Переворот на Солнце

    В самом начале нового века наше светило Солнце поменяло направление своего магнитного поля на противоположное.