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Sonnenstrahlung

Sonnenstrahlung

Sonnenstrahlung ist die Strahlungsenergie, die im interplanetaren Raum der Sonne emittiert wird. Diese Strahlung wird aus thermonuklearen Fusionsreaktionen erzeugt, die im Sonnenkern auftreten und elektromagnetische Strahlung bei verschiedenen Frequenzen oder Wellenlängen erzeugen es breitet sich dann im Raum mit den typischen Geschwindigkeiten dieser Wellen aus. Mit dieser Verbreitung können Sie Sonnenenergie mitbringen.

Die Sonnenkonstante ist die Menge an Energie, die in Form von Sonnenstrahlung pro Zeiteinheit und Einheit der Oberfläche, gemessen im äußeren Teil der Erdatmosphäre in einer Ebene senkrecht zu den Sonnenstrahlen, empfangen wird. Die Ergebnisse ihrer Messung durch Satelliten sie ergeben einen Durchschnittswert von 1366 Wm-2.

Solarenergie und folglich Sonnenstrahlung resultiert aus dem Kernfusionsprozess, der in der Sonne stattfindet. Diese Energie ist die Hauptenergiequelle und daher der Motor, der unsere Umwelt bewegt. Die Sonnenenergie, die wir durch die Sonnenstrahlung erhalten, ist direkt oder indirekt für Aspekte verantwortlich, die für das Leben so wichtig sind wie die Photosynthese, indem wir eine Temperatur auf dem Planeten halten, die mit dem Leben, Wind usw. kompatibel ist. Die Sonnenenergie, die die Erdoberfläche erreicht, ist 10.000 Mal größer als die Energie, die derzeit von der gesamten Menschheit verbraucht wird.

Definition der Strahlung

Strahlung ist die Übertragung von Energie durch elektromagnetische Wellen. Strahlung tritt direkt von der Quelle nach außen in alle Richtungen auf. Diese Wellen brauchen kein materielles Medium, um sich fortzupflanzen, sie können den interplanetaren Raum durchqueren und die Erde von der Sonne erreichen.

Die Wellenlänge und Frequenz der elektromagnetischen Wellen sind wichtig, um ihre Energie, ihre Sichtbarkeit und ihre Durchdringungskraft zu bestimmen. Alle elektromagnetischen Wellen bewegen sich im Vakuum mit einer Geschwindigkeit von 299.792 km / s.

Eigenschaften der Sonnenstrahlung

Die Sonnenstrahlung ist nicht in einer einzigen Frequenz konzentriert, sondern ist in einem breiten Spektrum von ungleichmäßiger Amplitude mit der typischen Form einer Glocke verteilt, wie es für das Spektrum eines schwarzen Körpers typisch ist, mit dem die Sonnenquelle modelliert wird. Die maximale Strahlung ist in dem Band aus Strahlung oder sichtbarem Licht mit einem Peak bei 500 nm außerhalb der Erdatmosphäre nach dem Wien'schen Gesetz zentriert, was der cyangrünen Farbe entspricht.

Die photosynthetisch aktive Strahlungsbande (PAR) oszilliert zwischen 400 und 700 nm, entspricht der sichtbaren Strahlung und entspricht 41% der Gesamtstrahlung. Innerhalb des PAR gibt es Subbänder mit Strahlung:

  • blau-violett (400-490 nm)
  • grün (490-560 nm)
  • gelb (560-590 nm)
  • rot orange (590-700 nm)

Neben sichtbaren Strahlung, eine Minderheitskomponente Energie, aber ohne jedoch erwähnenswert für seine Wirkungen sind es die Infrarot und insbesondere UV-Strahlen.

Überquerung der Atmosphäre Sonnenstrahlung sie Phänomene der Reflexion, Brechung, Absorption und Streuung durch verschiedene atmosphärische Gase in unterschiedlichem Maße ausgesetzt ist, abhängig von der Frequenz, so dass der Boden des Sonnenspektrums der erfaßten verglichen unregelmäßig in externen Atmosphärenschwellen (TOA) mit dem Vorhandensein von typischen Absorptions- oder Reflexionsbanden.

Ausbreitung der Sonnenstrahlung in der Atmosphäre und auf der Erdoberfläche

Aufgrund der Eigenschaften der Erdatmosphäre unterliegt die Sonnenstrahlung bestimmten Veränderungen, um sie zu überqueren und die Oberfläche zu erreichen.

Strahlungsbilanz

Dies wird mit Bezug zu den Schwellenwert der Atmosphäre

Im Durchschnitt Erde 1.366 W / m² (Solarkonstante) Sun empfängt und die Ebene senkrecht zur Sonneneinstrahlung. Ist daher notwendig, die Sonnenstrahlung zu berücksichtigen Erde trifft auf eine Kalotte für 1440 Minuten pro Tag, um 75% zu verringern. Die Atmosphäre wiederum filtert die Sonnenstrahlen zu einem gewissen Grad, wie jeder Körper tut, was

  • eine Reflexion und eine Rückstreuung der Strahlen, aufgrund ihrer Albedo, zu den Wolken und atmosphärischen Gasen selbst;
  • eine Absorption, die eine Temperaturerhöhung verursacht, wodurch Strahlung nach dem Wiener Gesetz in jede Richtung emittiert wird. Diese Absorption ist jedoch im Bereich des sichtbaren Lichts mäßig, so dass sie für die direkte Sonnenstrahlung durchlässig ist.

Ungefähr die Hälfte der Sonnenstrahlung durchläuft die Atmosphäre ohne Veränderungen und trägt den Namen Netzstrahlung. Die Hälfte der Netto-Strahlung trägt schließlich zur Verdampfung der Wassermassen bei, daher ist die zur Verfügung stehende Sonnenenergie etwa ein Viertel der gesamten emittierten Energie.

Die Stratosphäre absorbiert die ultravioletten Strahlen, die im Bereich von 200-300 nm enthalten sind, dank Ozon, die Troposphäre absorbiert und diffundiert das Infrarot dank Wasserdampf und CO2. Die Filterwirkung von Bändern im ultravioletten Wellenlängenbereich, meist tödlich, ist essentiell für die Entwicklung des Lebens.

Diffuse Sonnenstrahlung

Diffuse Strahlung wird auch indirekte Strahlung genannt. Die diffuse Sonnenstrahlung stellt den Teil der Sonnenstrahlung, die mindestens ein Teilchen von Luft getroffen um den Einfallswinkel und die Gase zu ändern, ist es jedoch den Boden erreicht, weil es auf sie gerichtet ist. Erhöht sich in Bezug auf die Gesamtsumme bei bewölktem Himmel. Insbesondere ist die Rayleigh-Streuung der blauen Komponente der Sonnenstrahlung für die blaue Farbe des Himmels verantwortlich. Ein Teil der diffusen Strahlung ist zurück zum Weltraum.

Nebenlichtstrahlung

Die einfallende Sonnenstrahlung ist jene Strahlung, die auf irgendein Hindernis gestoßen ist, dem sie ihre gesamte oder einen Teil ihrer Energie gegeben hat. Energie, die die Erdoberfläche nicht erreicht, gilt als ausgestorben und wird durch Strahlung erzeugt, reflektiert und zurückgestreut.

Nach dem Gesetz von Lambert ist die Menge der Strahlung, die auf die Oberflächeneinheit trifft, proportional zum Kosinus des Einfallswinkels.

Die maximale Menge an einfallender Sonnenstrahlung wird mit senkrechtem Einfall erhalten, da der Winkel zunimmt, sowohl die Oberfläche, die von der gleichen Strahlungsmenge betroffen ist, als auch die Dicke der Atmosphäre, die von diesen durchquert wird. Dies erzeugt die täglichen, jährlichen und Breitenvariationen in der Bestrahlung.

Reflektierte Sonnenstrahlung

Die reflektierte Sonnenstrahlung ist der Teil der einfallenden Sonnenstrahlung, die aufgrund des Albedo-Effekts von der Erdoberfläche reflektiert wird. Die Albedo ist der Reflexionskoeffizient c. Die Werte von c liegen normalerweise zwischen 0 und 1 oder werden in Prozent ausgedrückt. Es ist durch die Beziehung zwischen der von einer Oberfläche reflektierten Strahlungsenergie in Bezug auf die einfallende Energie gegeben. Die Erde hat einen Durchschnittswert von 40% (c = 0,4). Auf der Höhe der Erd-Albedo addieren wir die von den atmosphärischen Teilchen reflektierten Strahlungen in den Weltraum.

Absorbierte Sonnenstrahlung

Nach Abzug aller Verluste durch Reflexion und Rückstreuung der Erdatmosphäre und -oberfläche wird die verbleibende einfallende Sonnenstrahlung von der Erdoberfläche absorbiert und trägt somit zu ihrer Erwärmung bei variabel je nach Breitengrad und Art der Oberfläche.

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Geändert am: 13. April 2017

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