ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมด การประมาณค่าพลังงานรังสีแสงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์ปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาล - ประมาณ 1.1x1020 kWh ต่อวินาที กิโลวัตต์-ชั่วโมงคือปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการใช้งานหลอดไส้ขนาด 100 วัตต์เป็นเวลา 10 ชั่วโมง บรรยากาศชั้นนอกของโลกดักจับพลังงานประมาณหนึ่งในล้านที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ หรือประมาณ 1,500 ล้านล้านล้าน (1.5 x 1,018) กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการสะท้อน การกระเจิง และการดูดกลืนโดยก๊าซและละอองลอยในชั้นบรรยากาศ มีเพียง 47% ของพลังงานทั้งหมดหรือประมาณ 700 ล้านล้านล้าน (7 x 1,017) กิโลวัตต์ชั่วโมง เท่านั้นที่มาถึงพื้นผิวโลก

รังสีดวงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศของโลกแบ่งออกเป็นรังสีโดยตรงและรังสีกระจายบนอนุภาคของอากาศ ฝุ่น น้ำ ฯลฯ ที่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศ ผลรวมของพวกมันก่อให้เกิดรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมด ปริมาณพลังงานที่ลดลงต่อหน่วยพื้นที่ต่อหน่วยเวลาขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ:

• ละติจูด
• ฤดูกาลภูมิอากาศท้องถิ่นของปี
• มุมเอียงของพื้นผิวสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์

เวลาและที่ตั้งทางภูมิศาสตร์

ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกลงบนพื้นผิวโลกเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากการโคจรของดวงอาทิตย์ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวันและเวลาของปี โดยปกติในเวลาเที่ยงจะโจมตีโลกมากขึ้น รังสีแสงอาทิตย์มากกว่าช่วงเช้าหรือช่วงเย็น ในตอนเที่ยง ดวงอาทิตย์จะอยู่สูงเหนือเส้นขอบฟ้า และความยาวของเส้นทางของรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านชั้นบรรยากาศโลกก็ลดลง ส่งผลให้รังสีดวงอาทิตย์กระจายและดูดซับน้อยลง ส่งผลให้แผ่ไปถึงพื้นผิวได้มากขึ้น

ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลกแตกต่างจากค่าเฉลี่ยรายปี: เวลาฤดูหนาว- น้อยกว่า 0.8 kWh/m2 ต่อวันในยุโรปเหนือ และมากกว่า 4 kWh/m2 ต่อวันในช่วงฤดูร้อนในภูมิภาคเดียวกัน ความแตกต่างจะลดลงเมื่อคุณเข้าใกล้เส้นศูนย์สูตร

(คลิกเพื่อดูภาพขยาย)

ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ยังขึ้นอยู่กับตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่ด้วย ยิ่งใกล้กับเส้นศูนย์สูตรมากเท่าไรก็ยิ่งมีมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เหตุการณ์การแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยรวมโดยเฉลี่ยต่อปีบนพื้นผิวแนวนอนคือ: ในยุโรปกลาง เอเชียกลางและแคนาดา - ประมาณ 1,000 kWh/m2; ในทะเลเมดิเตอร์เรเนียน - ประมาณ 1,700 kWh / m2; ในพื้นที่ทะเลทรายส่วนใหญ่ของแอฟริกา ตะวันออกกลาง และออสเตรเลีย - ประมาณ 2,200 kWh/m2

ดังนั้นปริมาณรังสีดวงอาทิตย์จึงแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีและ ที่ตั้งทางภูมิศาสตร์(ดูตาราง) จะต้องคำนึงถึงปัจจัยนี้เมื่อใช้พลังงานแสงอาทิตย์

	ยุโรปตอนใต้	ยุโรปกลาง	ยุโรปเหนือ	ภูมิภาคแคริบเบียน
มกราคม	2,6	1,7	0,8	5,1
กุมภาพันธ์	3,9	3,2	1,5	5,6
มีนาคม	4,6	3,6	2,6	6,0
เมษายน	5,9	4,7	3,4	6,2
อาจ	6,3	5,3	4,2	6,1
มิถุนายน	6,9	5,9	5,0	5,9
กรกฎาคม	7,5	6,0	4,4	6,0
สิงหาคม	6,6	5,3	4,0	6,1
กันยายน	5,5	4,4	3,3	5,7
ตุลาคม	4,5	3,3	2,1	5,3
พฤศจิกายน	3,0	2,1	1,2	5,1
ธันวาคม	2,7	1,7	0,8	4,8
ปี	5,0	3,9	2,8	5,7

อิทธิพลของเมฆต่อพลังงานแสงอาทิตย์

ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่ส่องถึงพื้นผิวโลกขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ในชั้นบรรยากาศต่างๆ และตำแหน่งของดวงอาทิตย์ทั้งในเวลากลางวันและตลอดทั้งปี เมฆเป็นปรากฏการณ์บรรยากาศหลักที่กำหนดปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลก ณ จุดใดก็ตามบนโลก รังสีดวงอาทิตย์ที่ส่องถึงพื้นผิวโลกจะลดลงเมื่อเมฆปกคลุมเพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ ประเทศที่มีสภาพอากาศมีเมฆมากจึงได้รับรังสีดวงอาทิตย์น้อยกว่าทะเลทรายซึ่งสภาพอากาศส่วนใหญ่ไม่มีเมฆ

การก่อตัวของเมฆได้รับอิทธิพลจากการมีอยู่ของภูมิประเทศในท้องถิ่น เช่น ภูเขา ทะเล และมหาสมุทร รวมถึงทะเลสาบขนาดใหญ่ ดังนั้นปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่ได้รับในพื้นที่เหล่านี้และบริเวณโดยรอบจึงอาจแตกต่างกันไป ตัวอย่างเช่น ภูเขาอาจได้รับรังสีดวงอาทิตย์น้อยกว่าเชิงเขาและที่ราบที่อยู่ติดกัน ลมที่พัดไปทางภูเขาทำให้อากาศบางส่วนลอยขึ้น และทำให้ความชื้นในอากาศเย็นลง ก่อตัวเป็นเมฆ ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ในพื้นที่ชายฝั่งอาจแตกต่างจากที่บันทึกไว้ในพื้นที่ภายในประเทศด้วย

ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้รับในระหว่างวันขึ้นอยู่กับสภาพบรรยากาศในท้องถิ่นเป็นหลัก ในเวลาเที่ยงวันท้องฟ้าแจ่มใสรวมแสงอาทิตย์

รังสีที่ตกลงบนพื้นผิวแนวนอนสามารถเข้าถึงค่า (เช่น ในยุโรปกลาง) ถึงค่า 1,000 W/m2 (ในสภาพอากาศที่เอื้ออำนวยมาก ตัวเลขนี้อาจสูงกว่านี้) ในขณะที่ในสภาพอากาศมีเมฆมาก ก็สามารถมีค่าต่ำกว่า 100 W/m2 ได้ด้วยซ้ำ ตอนเที่ยง.

ผลกระทบของมลพิษทางอากาศต่อพลังงานแสงอาทิตย์

ปรากฏการณ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นและทางธรรมชาติยังสามารถจำกัดปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลกได้ หมอกควันในเมือง ควันจากไฟป่า และเถ้าลอยในอากาศจากการระเบิดของภูเขาไฟ ช่วยลดความสามารถในการควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์โดยการเพิ่มการกระจายตัวและการดูดซับรังสีจากแสงอาทิตย์ นั่นคือปัจจัยเหล่านี้มีอิทธิพลต่อการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงมากกว่าการแผ่รังสีทั้งหมด เมื่อมีมลพิษทางอากาศที่รุนแรง เช่น หมอกควัน การแผ่รังสีโดยตรงจะลดลง 40% และการแผ่รังสีทั้งหมดเพียง 15-25% แข็งแกร่ง ภูเขาไฟระเบิดสามารถลดการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงในพื้นที่ขนาดใหญ่ของพื้นผิวโลกได้ 20% และการแผ่รังสีทั้งหมดลง 10% เป็นระยะเวลา 6 เดือนถึง 2 ปี เมื่อปริมาณเถ้าภูเขาไฟในชั้นบรรยากาศลดลง ผลกระทบจะลดลง แต่การฟื้นตัวอย่างสมบูรณ์อาจใช้เวลาหลายปี

ศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์ให้พลังงานฟรีแก่เรามากกว่าพลังงานที่ใช้จริงทั่วโลกถึง 10,000 เท่า มีการซื้อและขายพลังงานเพียงไม่ถึง 85 ล้านล้าน (8.5 x 1,013) กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปีในตลาดเชิงพาณิชย์ทั่วโลกเพียงอย่างเดียว เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะติดตามกระบวนการทั้งหมด จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะพูดได้อย่างแน่นอนว่าผู้คนใช้พลังงานที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์มากแค่ไหน (เช่น ปริมาณไม้และปุ๋ยที่ถูกรวบรวมและเผา ปริมาณน้ำที่ใช้ในการผลิตพลังงานกลหรือไฟฟ้า ). ผู้เชี่ยวชาญบางคนประเมินว่าพลังงานที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์ดังกล่าวคิดเป็นสัดส่วนหนึ่งในห้าของพลังงานทั้งหมดที่ใช้ แต่ถึงแม้จะเป็นเช่นนั้น พลังงานทั้งหมดที่มนุษย์ใช้ในระหว่างปีก็เป็นเพียงประมาณหนึ่งในเจ็ดพันของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นผิวโลกในช่วงเวลาเดียวกัน

ในประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น สหรัฐอเมริกา การใช้พลังงานอยู่ที่ประมาณ 25 ล้านล้าน (2.5 x 1,013) kWh ต่อปี ซึ่งสอดคล้องกับมากกว่า 260 kWh ต่อคน ต่อวัน ตัวเลขนี้เทียบเท่ากับการใช้หลอดไส้มากกว่า 100 วัตต์มากกว่าหนึ่งร้อยวัตต์ตลอดทั้งวันทุกวัน พลเมืองสหรัฐฯ โดยเฉลี่ยใช้พลังงานมากกว่าชาวอินเดียถึง 33 เท่า, มากกว่าชาวจีน 13 เท่า, มากกว่าชาวญี่ปุ่น 2.5 เท่า และมากกว่าชาวสวีเดนถึง 2 เท่า

ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกลงบนพื้นผิวโลกมีมากกว่าปริมาณการใช้พลังงานถึงหลายเท่า แม้แต่ในประเทศอย่างสหรัฐอเมริกาซึ่งมีการใช้พลังงานอย่างมหาศาลก็ตาม หากใช้พื้นที่เพียง 1% ของประเทศในการติดตั้งอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ (แผงเซลล์แสงอาทิตย์หรือ ระบบสุริยะสำหรับการจัดหาน้ำร้อน) ซึ่งดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพ 10% แล้วสหรัฐอเมริกาก็จะสามารถพึ่งพาพลังงานได้อย่างสมบูรณ์ เช่นเดียวกันกับประเทศที่พัฒนาแล้วอื่นๆ ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ในแง่หนึ่ง สิ่งนี้ไม่สมจริง - ประการแรกเนื่องจากระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์มีราคาสูง และประการที่สอง มันเป็นไปไม่ได้ที่จะครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่เช่นนี้ด้วยอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์โดยไม่ทำลายระบบนิเวศ แต่หลักการนั้นถูกต้อง

คุณสามารถครอบคลุมพื้นที่เดียวกันได้โดยการกระจายการติดตั้งบนหลังคาอาคาร บนบ้าน ริมถนน บนที่ดินที่กำหนดไว้ ฯลฯ นอกจากนี้ ในหลายประเทศ พื้นที่มากกว่า 1% ถูกใช้เพื่อการสกัดพลังงาน การเปลี่ยนแปลง การผลิต และการขนส่งแล้ว และเนื่องจากพลังงานส่วนใหญ่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ในระดับมนุษย์ การผลิตพลังงานประเภทนี้จึงเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าระบบสุริยะมาก

ดาวของเราจากดาวเทียม

ค่าคงที่แสงอาทิตย์คือปริมาณรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาจากดวงอาทิตย์ที่ระยะห่าง 1 หน่วยดาราศาสตร์ (ระยะทางเฉลี่ยจากโลกถึงดาวฤกษ์ของเรา) และตกในแนวตั้งฉากกับพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง วัดโดยดาวเทียม ค่าคงที่พลังงานแสงอาทิตย์อยู่ที่ 1.366 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตร ดาวของเราปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าไปทั่วสเปกตรัม ตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงอินฟราเรด จากแสงที่มองเห็นได้ไปจนถึงรังสีเอกซ์

หากเรารวมพลังงานทั้งหมดของรังสีนี้เข้าด้วยกัน เราก็จะได้รังสีทั้งหมดของดวงอาทิตย์

ค่าคงที่พลังงานแสงอาทิตย์

คือปริมาณรังสีที่ตกกระทบพื้นที่ตั้งฉากกับดวงอาทิตย์ อันที่จริง รังสีที่เราเห็นใกล้กับพื้นผิวโลกเป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของค่าคงที่นี้ เนื่องจากชั้นบรรยากาศของโลกปิดกั้นความยาวคลื่นบางส่วนไว้

ปริมาณแสงที่คุณได้รับจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับตำแหน่งของคุณบนโลก ดวงอาทิตย์ปล่อยพลังงานออกมา 2 พันล้านเท่าของพลังงานที่ได้รับบนโลก

ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่โลกได้รับก็แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับจุดในวงโคจร เนื่องจากโลกมีวงโคจรเป็นวงรีเล็กน้อย ณ จุดที่ใกล้ที่สุดของวงโคจร ปริมาณพลังงานที่ได้รับคือ 1.413 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตร ณ จุดที่ห่างไกลที่สุด ค่ารังสีดวงอาทิตย์มีค่าเพียง 1.321 kW/m2

ความเข้มของแสงอาทิตย์ที่ส่องมายังโลกจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวัน ปี สถานที่ และสภาพอากาศ ปริมาณพลังงานทั้งหมดที่คำนวณต่อวันหรือต่อปีเรียกว่าการฉายรังสี (หรือ "รังสีแสงอาทิตย์ที่เข้ามา") และแสดงให้เห็นว่ารังสีดวงอาทิตย์มีพลังมากเพียงใด การฉายรังสีวัดเป็น W*h/m² ต่อวัน หรือช่วงเวลาอื่นๆ

ความเข้มของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ในอวกาศในระยะทางเท่ากับระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์เรียกว่าค่าคงที่ของแสงอาทิตย์ มูลค่าของมันคือ 1353 วัตต์/ตร.ม. เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศ แสงแดดจะถูกลดทอนลงเนื่องจากการดูดกลืนรังสีอินฟราเรดโดยไอน้ำ การแผ่รังสีอัลตราไวโอเลตโดยโอโซน และการกระเจิงของรังสีโดยอนุภาคฝุ่นและละอองลอยในชั้นบรรยากาศ ตัวบ่งชี้อิทธิพลของบรรยากาศต่อความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ที่สูงถึง พื้นผิวโลกเรียกว่า “มวลอากาศ” (AM) AM ถูกกำหนดให้เป็นจุดตัดของมุมระหว่างดวงอาทิตย์และจุดสุดยอด

รูปที่ 1 แสดงการกระจายสเปกตรัมของความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ภายใต้สภาวะต่างๆ เส้นโค้งด้านบน (AM0) สอดคล้องกับสเปกตรัมแสงอาทิตย์ภายนอกชั้นบรรยากาศของโลก (เช่น บนยานอวกาศ) กล่าวคือ ที่มวลอากาศเป็นศูนย์ ประมาณโดยการกระจายความเข้มของการแผ่รังสีของวัตถุสีดำสนิทที่อุณหภูมิ 5,800 เคลวิน เส้นโค้ง AM1 และ AM2 แสดงให้เห็นการกระจายสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวโลกเมื่อดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุดและเป็นมุมระหว่างดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์และจุดสุดยอดที่ 60° ตามลำดับ โดยที่ พลังงานเต็มการแผ่รังสี - ประมาณ 925 และ 691 วัตต์/ตร.ม. ตามลำดับ ความเข้มของรังสีโดยเฉลี่ยบนโลกใกล้เคียงกับความเข้มของรังสีที่ AM=1.5 (ดวงอาทิตย์ทำมุม 45° ถึงขอบฟ้า)

เมื่ออยู่ใกล้พื้นผิวโลก เราสามารถหาค่าเฉลี่ยของความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ได้เท่ากับ 635 วัตต์/ตร.ม. ในวันที่อากาศแจ่มใสมาก ค่านี้จะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 950 วัตต์/ตรม. ถึง 1220 วัตต์/ตรม. ค่าเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 1,000 วัตต์/ตร.ม. ตัวอย่าง: ความเข้มของรังสีทั้งหมดในซูริก (47°30′N, 400 ม. เหนือระดับน้ำทะเล) บนพื้นผิวที่ตั้งฉากกับการแผ่รังสี: 1 พฤษภาคม 12:00 1,080 W/m²; 21 ธันวาคม 12:00 930 W/m²

เพื่อให้การคำนวณการมาถึงของพลังงานแสงอาทิตย์ง่ายขึ้น โดยทั่วไปจะแสดงเป็นชั่วโมงที่มีแสงแดดซึ่งมีความเข้มข้น 1,000 วัตต์/ตร.ม. เหล่านั้น. 1 ชั่วโมงสอดคล้องกับการมาถึงของรังสีดวงอาทิตย์ 1000 W*h/m² โดยคร่าวๆ สอดคล้องกับช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์ส่องแสงในฤดูร้อนท่ามกลางวันที่มีแดดจ้าและไม่มีเมฆบนพื้นผิวที่ตั้งฉากกับรังสีของดวงอาทิตย์

ตัวอย่าง
แสงอาทิตย์ที่สดใสส่องสว่างด้วยความเข้ม 1000 วัตต์/ตร.ม. บนพื้นผิวที่ตั้งฉากกับรังสีดวงอาทิตย์ ใน 1 ชั่วโมง พลังงานจะลดลง 1 kWh ต่อ 1 ตารางเมตร (พลังงานเท่ากับกำลังคูณเวลา) ในทำนองเดียวกัน การแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยเฉลี่ยที่ 5 kWh/m² ในระหว่างวัน สอดคล้องกับชั่วโมงที่มีแสงแดดสูงสุด 5 ชั่วโมงต่อวัน อย่าสับสนระหว่างชั่วโมงเร่งด่วนกับเวลากลางวันจริง ในระหว่างวัน ดวงอาทิตย์จะส่องแสงด้วยความเข้มต่างกัน แต่โดยรวมแล้วดวงอาทิตย์จะให้พลังงานในปริมาณเท่าเดิมราวกับส่องแสงเป็นเวลา 5 ชั่วโมงที่ความเข้มสูงสุด คือช่วงชั่วโมงที่มีแสงแดดสูงสุดซึ่งใช้ในการคำนวณการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์

การมาถึงของรังสีดวงอาทิตย์จะแตกต่างกันไปตลอดทั้งวันและจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง โดยเฉพาะในพื้นที่ภูเขา การฉายรังสีจะแตกต่างกันไปโดยเฉลี่ยตั้งแต่ 1,000 kWh/m² ต่อปีสำหรับประเทศในยุโรปเหนือ จนถึง 2,000-2,500 kWh/m² ต่อปีสำหรับทะเลทราย สภาพอากาศและการเอียงของดวงอาทิตย์ (ซึ่งขึ้นอยู่กับละติจูดของพื้นที่) ยังนำไปสู่ความแตกต่างในการมาถึงของรังสีดวงอาทิตย์ด้วย

ในรัสเซีย ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่นิยม มีหลายสถานที่ที่สามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยใช้ผลกำไรได้ ด้านล่างนี้เป็นแผนที่แหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ในรัสเซีย อย่างที่คุณเห็นในรัสเซียส่วนใหญ่สามารถใช้งานได้ในโหมดตามฤดูกาลและในพื้นที่ที่มีแสงแดดมากกว่า 2,000 ชั่วโมงต่อปี - ตลอดทั้งปี- โดยปกติแล้วในฤดูหนาว การผลิตพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์จะลดลงอย่างมาก แต่ต้นทุนไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงต่ำกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลหรือเบนซินอย่างมาก

มีข้อได้เปรียบอย่างยิ่งหากใช้ในกรณีที่ไม่มีเครือข่ายไฟฟ้าแบบรวมศูนย์และมีการจัดหาพลังงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล และมีพื้นที่ดังกล่าวมากมายในรัสเซีย

ยิ่งไปกว่านั้น แม้ว่าจะมีเครือข่ายอยู่ก็ตาม การใช้แผงโซลาร์เซลล์ที่ทำงานควบคู่ไปกับเครือข่ายสามารถลดต้นทุนด้านพลังงานได้อย่างมาก ด้วยแนวโน้มปัจจุบันที่มุ่งสู่การเพิ่มภาษีการผูกขาดพลังงานธรรมชาติของรัสเซีย การติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์จึงกลายเป็นการลงทุนที่ชาญฉลาด

พลังงานเกือบทั้งหมดบนโลกมาจากดวงอาทิตย์ หากไม่เป็นเช่นนั้น โลกก็จะเย็นชาและไร้ชีวิตชีวา พืชเจริญเติบโตได้เพราะได้รับพลังงานที่ต้องการ ดวงอาทิตย์มีหน้าที่รับผิดชอบต่อลม และแม้แต่เชื้อเพลิงฟอสซิลก็เป็นพลังงานของดาวฤกษ์ของเราซึ่งเก็บไว้เมื่อหลายล้านปีก่อน แต่จริง ๆ แล้วพลังงานมาจากมันมากแค่ไหน?

ดังที่คุณคงทราบแล้วว่า ที่แกนกลางของมัน อุณหภูมิและความดันสูงมากจนอะตอมไฮโดรเจนหลอมรวมเป็นอะตอมฮีเลียม

รังสีจากดวงอาทิตย์

จากปฏิกิริยาฟิวชันนี้ ดาวฤกษ์จึงผลิตพลังงานได้ 386 พันล้านเมกะวัตต์ ส่วนใหญ่แผ่กระจายออกไปในอวกาศ ด้วยเหตุนี้เราจึงเห็นดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างจากโลกหลายสิบหลายร้อยปีแสง พลังงานรังสีของดวงอาทิตย์คือ 1.366 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตร ประมาณ 89,000 เทราวัตต์ผ่านชั้นบรรยากาศและไปถึงพื้นผิวโลก ปรากฎว่าพลังงานบนโลกอยู่ที่ประมาณ 89,000 เทราวัตต์! เพื่อเปรียบเทียบการบริโภครวมของแต่ละคนคือ 15 เทราวัตต์

ดังนั้นดวงอาทิตย์จึงให้พลังงานมากกว่าที่มนุษย์ผลิตได้ในปัจจุบันถึง 5,900 เท่า เราเพียงแค่ต้องเรียนรู้ที่จะใช้มัน

ที่สุด วิธีการที่มีประสิทธิภาพใช้รังสีจากดาวฤกษ์ของเราโดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์ ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นการแปลงโฟตอนเป็นไฟฟ้า แต่พลังงานนั้นถูกสร้างขึ้นโดยลม ซึ่งทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานได้ ดวงอาทิตย์ช่วยปลูกพืชที่เราใช้ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ และดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น น้ำมันและถ่านหิน เป็นการแผ่รังสีแสงอาทิตย์เข้มข้นที่พืชเก็บรวบรวมมาเป็นเวลาหลายล้านปี

ไข้แดด- เป็นปริมาณที่กำหนดปริมาณการฉายรังสีของพื้นผิวด้วยลำแสงแสงอาทิตย์ (แม้จะสะท้อนหรือกระจัดกระจายโดยเมฆก็ตาม) พื้นผิวสามารถเป็นอะไรก็ได้ รวมถึงแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่แปลงพลังงานจากดวงอาทิตย์เป็น พลังงานไฟฟ้า- และประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าธรรมชาติของคุณจะถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ไข้แดด ไข้แดดวัดเป็น kWh/m2 ซึ่งก็คือปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้รับจากพื้นผิวหนึ่งตารางเมตรภายในหนึ่งชั่วโมง หน่วยวัดที่ได้รับตามธรรมชาติได้รับการคำนวณสำหรับสภาวะในอุดมคติ: การไม่มีเมฆโดยสิ้นเชิง และอุบัติการณ์ของแสงแดดบนพื้นผิวในมุมฉาก (ตั้งฉาก)

ด้วยคำพูดง่ายๆ, ไข้แดดคือจำนวนชั่วโมงเฉลี่ยต่อวันที่ดวงอาทิตย์ส่องแสงบนพื้นผิวที่คำนวณเป็นมุมฉากในสภาพอากาศที่ชัดเจน

บ่อยครั้งผู้คนมักคิดว่าหากดวงอาทิตย์ขึ้นเวลา 6.00 น. และตกเวลา 19.00 น. ควรคำนวณผลผลิตแผงโซลาร์เซลล์รายวันโดยเป็นผลคูณของกำลังงานคูณกับ 13 ชั่วโมงที่ดวงอาทิตย์ส่องแสง นี่เป็นความผิดโดยพื้นฐานเนื่องจากมีเมฆมาก แต่ดวงอาทิตย์หลักเคลื่อนผ่านท้องฟ้า ทำให้เกิดรังสีบนพื้นผิวโลกในมุมที่ต่างกัน ได้ แน่นอน คุณสามารถใช้เครื่องมือติดตามพิเศษที่จะเปลี่ยนแผงโซลาร์เซลล์ของคุณไปทางดวงอาทิตย์ได้ แต่วิธีนี้มีราคาแพงและไม่ค่อยสมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจ ตัวติดตามจะใช้เมื่อจำเป็นต้องเพิ่มพลังงานต่อหน่วยพื้นที่

ข้อมูลกิจกรรมแสงอาทิตย์มาจากไหน

องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA) ศึกษากิจกรรมแสงอาทิตย์ในทุกภูมิภาคของโลกของเรา ดาวเทียมติดตามกิจกรรมของดวงอาทิตย์ตลอดเวลาและป้อนข้อมูลที่ได้รับลงในตาราง การคำนวณจะพิจารณาข้อมูลจากช่วง 25 ปีที่ผ่านมา คุณสามารถดูตัวอย่างตารางดังกล่าวของเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก (59.944, 30.323) ได้ที่ https://eosweb.larc.nasa.gov/ องค์กรแห่งนี้เป็นของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกา และน่าเสียดายที่เว็บไซต์ของพวกเขาให้บริการเป็นภาษาอังกฤษเท่านั้น

ไม่จำเป็นต้องถอดรหัสค่าและสัมประสิทธิ์ทั้งหมดในตารางเนื่องจากเราสนใจเพียงสองเท่านั้น - นี่คือค่าที่แท้จริงของไข้แดดสุริยะในบางเดือน (OPT) และค่าของมุมที่เหมาะสมที่สุดของความเอียงของ แผงโซลาร์เซลล์ (OPT ANG)

การคำนวณผลผลิตของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ตามค่าไข้แดด

สมมติว่าเรามีโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบเครือข่ายที่มีกำลังการผลิต 5 kW ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก และต้องการคำนวณผลผลิตในเดือนมิถุนายน แผงโซลาร์เซลล์ได้รับการติดตั้งในมุมที่เหมาะสมที่สุด

5 กิโลวัตต์ * 5.76 กิโลวัตต์*ชั่วโมง/เมตร2 * 30 วัน = 864 กิโลวัตต์*ชั่วโมง

* สูตรเป็นแบบง่าย หน่วยการคำนวณในสูตรจึงไม่ตรงกับคำตอบ ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยการใส่พารามิเตอร์ของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ลงในสูตรแล้วแปลงวันเป็นชั่วโมง

แต่ในเดือนมกราคม โรงไฟฟ้าเดียวกันนี้จะผลิตได้เพียง 5 * 1.13 * 30 = 169.5 kWh ดังนั้นแผงโซลาร์เซลล์ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กจึงถูกใช้อย่างแข็งขันในฤดูร้อนเท่านั้น

เป็นเวลาหนึ่งปีคล้ายกัน โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จะสามารถรับไฟฟ้าสะอาดได้ 5*3.4*365=6205 kW หรือ 6.2 MW มีกำไร? ขึ้นอยู่กับคุณที่จะตัดสินใจ เนื่องจากอายุการใช้งานของโรงไฟฟ้าแบบเครือข่ายนั้นมากกว่า 50 ปี และอัตราภาษีไฟฟ้าสำหรับอุตสาหกรรมจะเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 10% ทุกปี