Cách tính năng lượng mặt trời

NộI Dung

• Tính toán năng lượng mặt trời
• Khối lượng không khí trong phơi nắng
• Các phương pháp tính toán năng lượng mặt trời khác
• Thuộc tính liên quan đến cách ly mặt trời
• Tính toán bức xạ mặt trời so với phơi nắng
• Công dụng của nghiên cứu phơi nắng

Bước ra ngoài và để ánh sáng mặt trời chiếu vào mặt là một cảm giác tốt. Tìm hiểu bao nhiêu ánh sáng mặt trời thực sự có nghĩa là tính toán một cái gì đó gọi là năng lượng mặt trời. Việc phơi nắng mặt trời cũng cung cấp cho bạn cách xác định thời tiết vật lý ở những vùng khô như sa mạc.

Tính toán năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là lượng bức xạ mặt trời trên kích thước của một diện tích bề mặt theo thời gian. Các máy phát điện quang điện tạo ra năng lượng điện từ ánh sáng mặt trời tới đo lường sự cách ly như bức xạ trung bình tính bằng kilowatt trên mét vuông (kW / m²).

Đôi khi, một biến thể khác sử dụng một thành phần thời gian được sử dụng, kilowatt-giờ so với kilowatt-năm-đỉnh-watt / (kWp * năm). Điều này có nghĩa là bạn có thể tạo ra một công thức chiếu xạ mặt trời bằng cách đo sức mạnh của ánh sáng mặt trời trên một khu vực cụ thể trong một khoảng thời gian nhất định.

Các nhà khoa học cũng sử dụng thuật ngữ này tuôn ra để chỉ bức xạ mặt trời trên một đơn vị diện tích ngang trên một vùng nhất định. Điều này tương tự như từ thông, lượng từ trường đi qua bề mặt hai chiều, nhưng, trong trường hợp này, dòng từ mặt trời cũng có thể thay đổi tùy thuộc vào khoảng cách của Trái đất.

Bạn có thể đo mật độ từ thông ở đầu khí quyển bằng cách F = F_Ôi x cosθ₀ cho ĐỤ_Ôi mật độ thông lượng mặt trời tại điểm cao nhất của khí quyển và góc thiên đỉnh θ₀, góc giữa thiên đỉnh của bạn và trung tâm của đĩa Mặt trời. Thiên đỉnh của bạn là đường thẳng đi thẳng vào bầu khí quyển khi bạn đang đứng ở đâu đó trên Trái đất.

Độ phân giải mặt trời cũng có thể được đo bằng f_lux chia cho diện tích bề mặt ngang_. Các đại lượng này cũng được sử dụng để tính tốc độ năng lượng từ mặt trời đến bề mặt Trái đất. Công thức chiếu xạ mặt trời đã cho các nhà khoa học thấy rằng bức xạ mặt trời ở điểm cao nhất của khí quyển thay đổi khoảng 7% trong suốt cả năm từ 1.412 kW / m² vào tháng 1 tới 1,321 kW / m² vào tháng 7, vì cách Trái đất di chuyển gần hơn và xa mặt trời hơn.

Khối lượng không khí trong phơi nắng

Bạn cũng có thể xác định thành phần trực tiếp của bức xạ mặt trời theo công thức 1.353 x .7^M cho yếu tố khối lượng không khí M đó là (1 / cosθ₀)^.678 cho góc thiên đỉnh θ₀. Các khối không khí là tỷ lệ của bao nhiêu bầu khí quyển mà ánh sáng mặt trời phải truyền đi trong một khoảnh khắc và bao nhiêu bầu khí quyển mà ánh sáng mặt trời sẽ phải đi qua nếu mặt trời trực tiếp nghe thấy.

Điều này có nghĩa, nếu mặt trời ở ngay trên đầu của bạn, khối không khí sẽ là 1 vì hai giá trị của tỷ lệ sẽ bằng nhau. Khi mặt trời rất cao trên bầu trời, giá trị cho cos θ__0 là tương đối nhỏ và không đáng kể.

Các thẳng thắn một phần của bức xạ mặt trời là bao nhiêu bức xạ đến trực tiếp từ mặt trời. Bức xạ khuếch tán là bao nhiêu bầu trời và bầu khí quyển khuếch tán bức xạ. Phản xạ bức xạ là lượng phản xạ trở lại bởi các khối nước trên Trái đất.

Các phương pháp tính toán năng lượng mặt trời khác

Bạn có thể sử dụng Tính toán cách ly mặt trời trực tuyến của PV Education để tính toán độ phân giải mặt trời. Hãy chắc chắn rằng bạn hiểu các biến và phương trình đằng sau máy tính. Bất kỳ máy tính cách ly nào như máy tính này đều tính đến vị trí của mặt trời trong không gian và độ phân giải mặt trời tối đa trên một bề mặt ở một góc cụ thể.

Máy tính sử dụng độ phân giải mặt trời như một yếu tố phụ thuộc vào vĩ độ và ngày trong năm. Điều này cho phép nó thực hiện tính toán bằng cách tính đến lý thuyết về hệ mặt trời cũng như kết quả thí nghiệm.

Thuộc tính liên quan đến cách ly mặt trời

Những quan sát về ánh sáng mặt trời này mang lại cho các nhà khoa học những đại lượng khác mà họ có thể tính toán như hằng số mặt trời S, được đưa ra bởi S = ĐỤ_Ôi(r / r₀) x cosθ__₀ _với khoảng cách hiện tại giữa mặt trời và Trái đất _r và khoảng cách trung bình giữa mặt trời và Trái đất r₀. Điều này mang lại cho các nhà khoa học một cách đơn giản hơn để xác định cách chuyển động giữa mặt trời và Trái đất ảnh hưởng đến ánh sáng mặt trời. S

mật độ thông lượng cực ĐỤ cũng có thể được tính là sự thay đổi của hệ thống sưởi năng lượng mặt trời ở điểm cao nhất của khí quyển trên một đơn vị diện tích theo sự khác biệt về thời gian, được đưa ra bởi dQ / dt. Điều này thích hợp cho các pin mặt trời kỹ thuật tận dụng sự thay đổi của ánh sáng mặt trời suốt cả ngày trong việc sản xuất năng lượng điện.

Các máy tính tiên tiến và đa sắc thái hơn có thể tính đến các tính năng cụ thể như hiệu ứng thời tiết để dự đoán sự xói mòn mặt trời vào những ngày khác nhau. Các đặc tính hữu ích khác của ánh sáng mặt trời bao gồm Chiếu xạ trực tiếp bình thường (DNI), lượng bức xạ mặt trời mà một vật thể hoặc khu vực trải qua trên kích thước của chính khu vực đó.

Ánh sáng mặt trời tới phải vuông góc với bề mặt khi thực hiện phép tính này. Các yếu tố này, giống như sự phơi nắng của mặt trời, phụ thuộc vào bầu khí quyển, góc của mặt trời và khoảng cách giữa mặt trời và Trái đất để các tính toán tiên tiến hơn có thể mô tả chúng để thực hiện các phép đo có ý nghĩa hơn.

Tính toán bức xạ mặt trời so với phơi nắng

Trong khi sử dụng máy tính để cung cấp cho bạn các giá trị phơi nắng mặt trời, bạn nên hiểu vật lý cơ bản đằng sau chính sự phơi nắng của mặt trời. Có một vài phương trình toán học đơn giản có thể mô tả sự phơi nắng. Điều này có thể giúp bạn tìm hiểu thêm về cách sử dụng ánh sáng mặt trời trong các lĩnh vực nghiên cứu khai thác sức mạnh của ánh sáng mặt trời.

Sự phơi nắng mặt trời có liên quan mật thiết đến chính bức xạ mặt trời, nhưng sự phơi nắng mang đến cho bạn cách tính toán bức xạ chính xác hơn trên một vật thể liên quan đến năng lượng thay vì chỉ tự đo ánh sáng mặt trời.

Bức xạ mặt trời là ánh sáng điện từ đến trực tiếp từ mặt trời. Điều này thường dao động từ ánh sáng khả kiến ​​đến tia cực tím và trong một số trường hợp, nó thậm chí còn mở rộng sang cả tia X và sóng hồng ngoại. Điều này có nghĩa là bức xạ mặt trời cung cấp cho bạn một cách đáng tin cậy để xác định ánh sáng hỗ trợ sự sống trên Trái đất. Bầu khí quyển xung quanh hành tinh thường làm chệch hướng các thành phần gây hại khác của bức xạ mặt trời.

Bạn có thể sử dụng tính toán bức xạ mặt trời để xác định các phản ứng tổng hợp hạt nhân của mặt trời. Những hiện tượng này tạo ra helium của mặt trời từ 700 triệu tấn hydro mỗi giây. Phương trình nổi tiếng Einsteins E = mc² mô tả quá trình này phá vỡ liên kết nguyên tử giữa các nguyên tử hydro để tạo năng lượng cho phản ứng E trong joules, mất khối lượng trong quá trình m tính bằng kg và tốc độ ánh sáng c (3,8 x 10⁸ Cô). Quá trình tổng hợp là cách mặt trời tạo ra sóng điện từ của chính bức xạ.

Công dụng của nghiên cứu phơi nắng

Các thiết kế hệ mặt trời dựa vào sự cách ly mặt trời để đo mức độ mạnh mẽ mà chúng cần để có hiệu quả nhất có thể. Các kỹ sư làm việc trên các thiết kế này sử dụng phương pháp cách ly mặt trời để xác định cách ước tính số lượng hệ thống quang điện nên tạo ra.

Dữ liệu liên quan đến phơi nắng mặt trời cũng hữu ích để xác định, giải thích và so sánh các loại thời tiết vật lý trên Trái đất do quỹ đạo Trái đất quanh mặt trời. Điều này mở rộng đến các dốc carbonate hoặc siliciclastic-carbonate, các đặc điểm địa chất của độ dốc từ độ dốc thấp đến bờ nước nông để tìm ra cách Trái đất bẫy nhiệt từ Mặt trời để hình thành các đặc điểm này.

Cuối cùng, các kỹ sư xây dựng cần phải tính đến bức xạ và ánh sáng mặt trời khi tạo ra các tòa nhà để chịu được nhiệt độ và sức nóng của mặt trời.