Максималният интензивността на електромагнитното излъчване на слънцето е включен. Слънчева, земя и атмосферна радиация

Разлагане на спектъра

Слънчевата светлина е електромагнитно излъчване от слънцето. На земята, нашата атмосфера филтрира лъчението на слънцето, което ни предпазва от вредно радиация и промяна на цвета си.

Откъде идва той?

Нека да разгледаме всички дължини на вълните светлина в слънчевата радиация. Както вероятно знаете, огромни температури и налягане в ядрото са принудени да се превърнат в водород в хелий атоми. Част от енергията, от този синтез, се отличава под формата на гама лъчи. Тези гама лъчи се абсорбират от частици на слънце и след това са повторно издигнати. Фотоните се изискват 200 000, за да излязат от ядрото в космоса. Повърхността на слънцето се нарича фотосфера и е на фотосферата, светлината, накрая, се разпада в космоса. След дълго пътуване през слънцето, фотоните губят енергия и техните промени в дължината на вълната.

Това е добра новина, иначе развитието на живота на земята, под постоянно облъчване на гама лъчите, би било трудно.

Радиацията на слънчевата светлина е смес от различни дължини на вълните. Топлината, която чувстваме, е инфрачервена радиация с дължина на вълната от 1400 nm до 1 mm. Видимата светлина има дължина на вълната от 400 до 700 nm.

В пространството слънцето изглежда бяло, но тук, на земята, виждаме го жълто, защото атмосферата ни отхвърля сините и лилавите фотони.

Ултравиолетова радиацияЗа щастие, погълнат от атмосферата на земята, тя е доста опасна за живота. Спектърът на слънчева светлина е непрекъснат, а в него множество тъмни линии, причинени от абсорбцията му в студените слоеве на нейната атмосфера. Целият живот на земята зависи от слънчевата радиация. Това е основният източник на енергия на земята, той управлява времето на планетата и циркулацията на океана. Без този източник на енергия земята ще замръзне.

Протобенетници на повърхността

Радиацията на слънцето, която е известна като слънчевата светлина, е смес от електромагнитни вълни, от инфрачервени (IR) към ултравиолетови лъчи (UV). Тя включва видима светлина, която е между IR и UV в електромагнитния спектър.

Скорост на електромагнитни вълни

Всички електромагнитни вълни (EM) са разпределени при приблизително 3.0x10 * 8 m / s във вакуум. Пространството не е идеален вакуум, всъщност съдържа частици в ниска концентрация, електромагнитни вълни, неутрино и магнитни полета. Тъй като, средното разстояние между Земята и слънцето е повече от 149.6 млн. Км, отнема около 8 минути, за да се получи радиация на земята. Слънцето грее не само в IR, видима и UV група. По принцип, той подчертава високоенергийните гама лъчи.

Въпреки това, фотоните на гама радиацията преминават дълъг път към повърхността, те непрекъснато се абсорбират от слънчевата плазма и се излъчват с промяна в тяхната честота.

По времето, когато стигнат до повърхността, фотоните на гама лъчите са IR, видими и UV спектри. Инфрачервената радиация е топлината, която чувстваме. Без него и видима светлина животът на земята ще бъде невъзможен. По време на слънчевите лъчи, той също излъчва рентгенови лъчи. Когато електромагнитното излъчване на слънцето достигне атмосферата на земята, част от нея се абсорбира, докато останалите лети до повърхността на земята.

По-специално, UV лъчението се абсорбира от озоновия слой и се излъчва под формата на топлина, което води до нагряване на стратосферата.

Слънчева радиация

радиация на слънцето на електромагнитната и координачната природа. S. R. - основният източник на енергия за повечето процеси, протичащи на Земята. Корпускуларен S. p. Състои се главно от протони с близо до Земята 300-1500 км/сек. Концентрацията на тях близо до Земята е 5-80 йони / см 3, но се увеличава с увеличаването на слънчевата активност (виж слънчевата активност) и след големи светкавици достигат 10 3 йони / см 3. Със слънчеви факли са оформени частици (главно протони) на големи енергии: от 5.107 до 2.10 10 ев. Те съставляват слънчевия компонент космически лъчи (Вижте космическите лъчи) и частично обясняват вариациите на космическите лъчи, идващи на земята. Основната част от електромагнитното излъчване на слънцето е в видимата част на спектъра ( фиг. ). Количеството лъчиста енергия на слънцето идва в 1 мин. на платформата в 1 см 2, поставени от земната атмосфера, перпендикулярна на слънчевите лъчи средно на земното разстояние от слънцето, се нарича слънчева константа (виж слънчевата константа); тя е равна на 1.95 кал./(см 2 ․мин.), който съответства на потока при 1.36.10 6 eRG./(см 2 ․сек).

Предполага се, че с максималната слънчева активност излъчването на слънцето се увеличава донякъде, ако това е увеличение и съществува, не надвишава процентът. Радио емисът на слънцето преминава през атмосферата на Земята, която не е напълно, защото Атмосферата на Земята в изгледа на радиото е прозрачна само за вълни, дълги от няколко mm. до няколко м.. Емисиите на слънце радио са доста слаби, то се измерва в единици Е.= 10 –22 ума/(м. 2 ․сек․hz.) и промени от единици до десетки и стотици хиляди Е. При преместване от метамер (честота около 10 8 hz.) до диапазона на милиметъра (честота около 10 10 hz.). Въпреки това, за наблюдателя на Земята, слънцето, поради относително краткото си разстояние от Земята, е най-мощният източник на емисии на космически радио. Емисиите на слънчева радио се състои от термично радио емисия на външните слоеве на атмосферата на спокойно слънце, бавно променящи се компоненти (свързани с петна и факли) и спорадична радио емисия, свързана със слънчевата активност. Спорадичното радио емисия често се поляризира, включва шумови бури и пръски на радио емисии, тя е интензивна от термичната и бързо променя. Има пет вида пръски от радио емисии, които се различават както в състава на честотата, така и в естеството на зависимостта на промените във времето на интензивността. Повечето изблици придружават слънчевите факли. Късозвучното излъчване на слънцето е напълно погълната от земната атмосфера; Информация за нея се получава с помощта на оборудването, монтирано върху геофизични ракети, изкуствени спътници на земните и космическите сонди. Непрекъснатият спектър на слънцето е драматично отслабване около 2085 Å, в района 1550 Å изчезват на фароурестта на линията и въпреки че непрекъснатият спектър може да бъде проследен до 1000 Å, след това 1500 Å спектър се състои главно от радиационни линии (водородни линии (водородни линии (водородни линии (водородни линии (водородни линии) , йонизиран хелий, многократно йонизирани въглеродни атоми, кислород, магнезий и др.). Общо в ултравиолетовата част на спектъра има повече от 200 емисионни линии; Най-силната резонансна линия на водород ( Л. α) с дължина на вълната 1216 Å. Земната орбита на радиационния поток от късо вълни от целия слънчев диск е 3-6 eRG./(м. 2 ․сек). Рентгеновото излъчване на слънцето (дължини на вълните от 100 до 1 Å) се състои от твърда радиация и радиация в отделни линии. Интензитетът се променя значително със слънчевата активност [от 0.13 eRG./(м. 2 ․сек) До 1. eRG./(м. 2 ․сек) Земната орбита] и по време на максималната слънчева активност, рентгеновите спектър става все по-грубо. По време на слънчевите факли рентгеновите лъчи на слънцето се засилват в десетки пъти. Неговата твърдост и неговата твърдост. Въпреки че ултравиолетовата и рентгеновата радиация на слънцето носят сравнително малко енергия - по-малко от 15 eRG.//(м. 2 ․сек) близо до земните орбити, това радиация засяга състоянието на горните слоеве на земната атмосфера. Също така е открита и слънчева гама радиация, но все още не се разбира.

Осветена: Космическа астрофизика, на. от английски, M., 1962; UV лъчение на слънцето и междупланетарната среда. Събота Изкуство., На. от английски, M., 1962; Shklovsky I. S., физика на слънчевата корона, 2 Ед., М., 1962; Слънчеви корпускуларни потоци и тяхното взаимодействие с магнитно поле Земята. Събота Изкуство., На. от английски, M., 1962; Макарова Е. А., Харитонов A.V., Разпределение на енергията в слънчевия спектър и слънчевата константа, М., 1972. Виж също осветена. в ул. Слънцето .

Д. Дубов.

Крива на зависимостта на излъчената енергия I. λ на дължината на вълната λ за центъра на слънчевия диск [интензивност 10 13 eRG./(см 2 ․сек ․изтриване)].

Велика съветска енциклопедия. - т.: Съветска енциклопедия. 1969-1978 .

Гледайте какво е "слънчева радиация" в други речници:

Електромагнитна и корпускуларна радиация на слънцето. Електромагнитното излъчване обхваща диапазона на дължината на вълната от радиационната гама до радиовълни, максималната му енергия пада върху видимата част на спектъра. Корпускуларният компонент на слънчевата ... ... Голям енциклопедичен речник

слънчева радиация - пълен поток от електромагнитно излъчване, излъчвано от слънцето и влизане в земята ... Речник за география

Този термин също има други значения, виж радиация (стойности). Тази статия няма препратки към източници на информация. Информацията трябва да бъде проверена, в противен случай може да бъде доставена под SNU ... Wikipedia

Електромагнитно излъчване, излъчващо се от слънцето и входящо към земната атмосфера. Дължината на вълната на слънчевата радиация се концентрират в диапазона от 0.17 до 4 микрона с макс. На вълна от 0.475 цт. ДОБРЕ. 48% от енергията на слънчевата радиация попада върху видимата ... ... Географски енциклопедия

Всички процеси на повърхността на земното кълбо, каквото и да са, имат слънчева енергия. Са процесите са проучени чисто механични, химически процеси във въздуха, водата, почвата или физиологичните процеси или нещо ... ... ... Енциклопедичен речник F.A. Brockhaus и I.A. Ефрон

Електромагнитна и корпускуларна радиация на слънцето. Електромагнитното излъчване обхваща диапазона на дължината на вълната от радиационната гама до радиовълни, максималната му енергия пада върху видимата част на спектъра. Корпускуларният компонент на слънчевата ... ... Енциклопедичен речник

слънчева радиация - Saulės spinduliuotė статутс t sritits fizika atitikmenys: angl. Слънчева радиация VOK. Sonnenstrahlung, F RUS. Слънчево лъчение, n; слънчева радиация, f; Слънчева радиация, н пранан. Rayonnement solaire, m ... fizikos terminų žodynas

слънчева радиация - Saulės spinduliuotė statusas t srititis ekologija ir aplinkotyra alpibėžtis saulės atmosferos elektromagnatinė (INFRARAUDOJI 0.76 NM SUDARO 45%, Matomoji 0,38-0.76 Nm - 48%, Ultravioletinė 0.38 nm - 7%) Šviesos, radijo bangų, gama kvantų ir ... \\ t ... Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

Ел. Маг. и корпускуларно излъчване на слънцето. Ел. Маг. Радиацията обхваща диапазона на дължината на вълната от радиационна гама до радиовълни, нейната енергия. Максималният пада върху видимата част на спектъра. Вакулярен компонент S. p. Се състои от ch. arr. От ... ... Естествени науки. Енциклопедичен речник

директна слънчева радиация. - слънчева радиация, която идва директно от слънчевия диск ... Речник за география

), вижте Фигура 1 - когато се показва паралелното и последователно популяризиране на топлината на слънцето горещ саламура Слънчево солено езеро. Както и възникнали промени в стойностите различни видове Слънчева радиация и общата им стойност по този път.

Фигура 1 - Хистограма на промените в интензивността на слънчевата радиация (енергия) по пътя към горещия солен разтвор на слънчевото солено езеро.

За да се оцени ефективността на активното използване на различни видове слънчева радиация, тя ще бъде определена с коя от естествените, технологичните и оперативните фактори имат положителни и кои отрицателно въздействие върху концентрацията (увеличаване на потока) на слънчевата радиация в Езерото и натрупването му с горещ саламура.

Земята и атмосферата са получени от слънцето годишно 1.3 ∙ 10 24 калории. Измерва се чрез интензивност, т.е. Количеството лъчиста енергия (в калории), която идва от слънцето на единица време на повърхността, перпендикулярна на слънчевите лъчи.

Сиестата енергия на слънцето достига до земята под формата на права и разпръснати радиация, т.е. обща сума. Тя се абсорбира от земята и се превръща в топлина, която не е напълно, част от нея се губи под формата на отразена радиация.

Директен и разпръснат (общо), отразено и абсорбирано излъчване принадлежат към късата вълна на спектъра. Заедно с късовълновата радиация до земна повърхност Атмосферата на дългата дължина на вълната (брояч) се получава, от своя страна, повърхността на Земята излъчва дълги вълновиди (собствени).

Директната слънчева радиация се отнася до основния естествен фактор за приема на енергия към водната повърхност на слънчевото солено езеро.

Слънчевата радиация влиза в активната повърхност под формата на лъч паралелни лъчи, произхождащ директно от слънчевия диск, се нарича директна слънчева радиация.

Директната слънчева радиация се отнася до къса вълна част на спектъра (с дължини на вълните от 0.17 до 4 цт, всъщност земната повърхност достига лъчите с дължина на вълната от 0.29 микрона)

Слънчевият спектър може да бъде разделен на три основни области:

Ултравиолетова радиация (λ< 0,4 мкм) - 9 % интенсивности.

Къса завида ултравиолетова област (λ< 0,29 мкм) практически полностью отсутствует на уровне моря вследствие поглощения О 2 , О 3 , О, N 2 и их ионами.

Средно ултравиолетен обхват (0.29 микрона<λ < 0,4 мкм) достигает Земли малой долей излучения, но вполне достаточной для загара;

Видимо радиация (0.4 μm< λ < 0,7 мкм) - 45 % интенсивности.

Видима радиация Нетната атмосфера минава почти напълно, и става "прозорец", отворен за преминаването към земята на този тип слънчева енергия. Наличието на аерозоли и замърсяване на атмосферата може да бъде причините за значителна абсорбция на радиацията на този спектър;

Инфрачервено радиация (λ\u003e 0.7 цт) - 46% от интензивността. Средна инфрачервена област (0,7 микрона< < 2,5 мкм). На этот диапазон спектра приходится почти половина интенсивности солнечного излучения. Более 20 % солнечной энергии поглощается в атмосфере, в основном парами воды и СО 2 (диоксидом углерода). Концентрация СО 2 в атмосфере относительно постоянна и составляет 0,03 %, а концентрация паров воды меняется очень сильно - почти до 4 %.

С дължини на вълните повече от 2,5 цт, слабата извънземна радиация се абсорбира от 2 и вода, така че само малка част от тази гама слънчева енергия достига повърхността на земята.

Далечният инфрачервен диапазон (λ\u003e 12 цт) слънчева радиация е практически безсмислен до земята.

От гледна точка на използването на слънчева енергия на земята, трябва да се вземе предвид само радиацията в диапазона на дължината на вълната от 0.29 - 2.5 микрона

По-голямата част от слънчевата енергия извън атмосферата пада върху обхвата на дължината на вълната от 0.2 - 4 цт, а на повърхността на земята - в диапазона от 0.29 - 2.5 цт.

Следвайте как преразпределяте, общо взето , Енергийните потоци, които слънцето придава на земята. Вземете 100 условни единици със слънчева енергия (1.36 kW / m 2), падащи на земята и следвайте техните пътеки в атмосферата. Един процент (13.6 W 2), кратък ултравиолетов на слънчевия спектър се абсорбира от молекули в екзосфера и термосфера, затопляща ги. Трима повече процента (40.8 w / m 2) от близкия ултравиолетов се абсорбират чрез озонова стратосфера. Инфрачервената опашка на слънчевия спектър (4% или 54.4 w / т2) остава в горните слоеве на тропосферата, съдържаща двойка вода (над водната пара е практически не).

Останалите 92 акции от слънчева енергия (1.25 kW / m 2) попадат върху "прозрачността" на атмосферата 0.29 микрона< < 2,5 мкм. Они проникают в плотные приземные слои воздуха. Значительная часть их (45 единиц или 612 Вт/м 2), преимущественно в синей видимой части спектра, рассеиваются воздухом, придавая голубой цвет небу. Прямые солнечные лучи - оставшиеся 47 процентов (639,2 Вт/м 2) начального лек поток - достигане на повърхности. Той отразява приблизително 7% (95.2 w / m 2) от тези 47% (639.2 w / m 2) и тази светлина по пътя към пространството дава още 3 единици (40.8 w / m 2) дифузно разпръснато светло небе. Четиридесетят дял на енергията на слънчевите лъчи и още 8 от атмосферата (само 48 или 652.8 w / m 2) се абсорбират от повърхността на земята, отоплителна земя и океан.

Светлината, разпръсната в атмосферата (само 48,200 или 652.8 w / m 2), се абсорбира частично от нея (10 акции или 136 w / m 2), а останалото се разпределя между повърхността на земята и пространството. Външното пространство върви повече от пада върху повърхността, 30 броя (408 w / m 2) нагоре, 8 акции (108.8 w / m 2) надолу.

Тя е описана като цяло, осреднен, картината на преразпределението на слънчевата енергия в земната атмосфера. Въпреки това, той не позволява да се решават личните задачи за използване на слънчева енергия, за да отговори на нуждите на дадено лице в специфичната зона на своите жизнени и работни дейности и затова.

Атмосферата на Земята по-добре отразява наклонената слънчева светлина, така че почасовата инсолация в екватора и в средни ширини е много повече от висока.

Стойностите на височината на слънцето (повишаване на хоризонта) 90, 30, 20 и 12 ⁰ (въздух (оптична) маса (m) на атмосферата съответстват на 1, 2, 3 и 5) с безоблачна атмосфера съответства на интензивност от около 900, 750, 600 и 400 w / m 2 (при 42 ⁰ - m \u003d 1.5 и при 15 ⁰ - m \u003d 4). Всъщност общата енергия на инцидентното излъчване надвишава определените стойности, тъй като тя включва не само директния компонент, но и разпръснати с въздушни маси 1, 2, 3 и 5, величината на дифузния компонент на радиационната интензивност към Хоризонталната повърхност при тези условия е съответно равна на 110, 90, 70 и 50 w / m 2 (с коефициент 0.3 - 0.7 за вертикална равнина, тъй като само половината от небето е видима). В допълнение, в районите на небесния и близо до слънцето, има "халоолен хало" в радиуса ≈ 5⁰.

Таблица 1 показва данните за инхалацията за различни региони на Земята.

Таблица 1 - Инсталация на директен компонент по региони за чиста атмосфера

От таблица 1 може да се види, че дневното количество слънчева радиация не е в екватора колкото е възможно повече, но близо 40 ⁰. Подобен факт е и следствие от наклона на ос земната ос в равнината на орбитата си. През лятото слънцестоене слънцето в тропиците почти целият ден е над главата и продължителността на дневната светлина - 13,5 часа, повече от екватора в деня на равноденствие. С увеличаване на географската географска ширина, продължителността на деня се увеличава и въпреки че интензивността на слънчевата радиация се намалява, максималната стойност на ежедневната изолация пада върху ширина около 40 ⁰ и остава почти постоянна (за условията на безоблачни Небето) до полярния кръг.

Трябва да се подчертае, че данните от таблица 1 са валидни само за чиста атмосфера. Като се има предвид облачността и замърсяването на атмосферата на промишлени отпадъци, характерни за много страни по света, дадени в магнитудната таблица трябва да бъде намалена, поне два пъти. Например, за Англия, 70-те години на 20-ти век, преди началото на борбата за опазване на околната среда, годишното количество слънчева радиация е само 900 kW ∙ ch / m 2 вместо 1,700 kWh ∙ ch / m 2 .

Първите данни, прозрачността на атмосферата на Байкал се получава от V.V. Бъфалом през 1964 година Той показа, че стойностите на пряката слънчева радиация над Байкал са с 13% по-високи, отколкото в Иркутск. Средният спектрален коефициент на прозрачността на атмосферата на север Baikal през летния период е за червени, зелени и сини филтри, съответно, 0.949, 0.906, 0.883. През летния период атмосферата е по-нестабилна в оптични термина, отколкото през зимата, и тази нестабилност се променя значително от допълнен към следобедния часовник. В зависимост от годишното движение на отслабване с воден ферибот и аерозоли, техният принос към общото отслабване на слънчевата радиация също се променя. В студената част на годината, аерозолите играят основната роля, в топла водна пара. Байкал Байкал и езерото Байкал се отличават с относително висока интеграция на атмосферата. С оптичната маса m \u003d 2, средните стойности на коефициента на прозрачност варират от 0.73 (през лятото) до 0.83 (през зимата). В този случай сентенните промени в интегралната прозрачност на атмосферата са високи, особено в 14 часа - от 0.67 до 0.77.

Аерозолите значително намаляват потока от директна слънчева радиация във водния район и те поглъщат главно емисиите на видимия спектър, с дължината на вълната, която се предава свободно от свеж слой на езерото и това за натрупването на слънчева енергия езеро има големи ценности. (Водният слой с дебелина 1 cm е практически непрозрачен за инфрачервена радиация с дължина на вълната повече от 1 цт). Следователно, вода с дебелина от няколко сантиметра се използва като филтър за топлинен щит. За стъкло, дългата дължина на вълната на инфрачервеното излъчване е 2.7 микрона.

Голям брой прахови частици, плавно преносими в степта също намаляват прозрачността на атмосферата.

Електромагнитното излъчване излъчва всички отопляеми тела, с по-студеното тяло, толкова по-малко е интензивността на радиацията и по-нататък в областта на дългата дължина на вълната се измества до максимума на неговия спектър. Има много проста връзка λmax × τ \u003d c '[s¹ \u003d 0,2898 cm. (Вина)], с което е лесно да се инсталира, където има максимум на радиацията на тялото с температурата τ (⁰k). Например, човешкото тяло има температура от 37 + 273 \u003d 310 ⁰k, излъчва инфрачервени лъчи с максимален близо до стойността на λmax \u003d 9.3 μm. И стените, например, хелиосшките, с температура от 90 ° C ще излъчат инфрачервени лъчи с максимален близо до стойността на λmax \u003d 8 цт.

Видима слънчева радиация (0,4 микрона< λ < 0,7 мкм) имеет 45 % интенсивности потому, что температура поверхности Солнца 5780 ⁰К.

В големия си напредък дойде преходът от електрическа лампа нажежаема жичка с въглища в модерна лампа с волфрам нишка. Това е, че въглищната нишка може да бъде тествана до температура 2100 ⁰k и волфрам - до 2500 ⁰. Защо тези 400 ⁰k са толкова важни? Това е, че целта на лампата с нажежаема жичка не е да се затопли, а дайте светлина. Следователно е необходимо да се постигне такава ситуация, така че максималната крива да отчита видимото учене. Идеалът трябва да има такава нишка, която ще издържи температурата на повърхността на Слънцето. Но дори преходът от 2100 до 2500 рат увеличава дела на енергията на видима радиация, от 0.5 до 1.6%.

Инфрачервените лъчи, излъчващи се от тялото, се нагряват само от 60 до 70 ° C, всеки може да почувства, да доведе дланта отдолу (за да се елиминира термичната конвекция).

Пристигането на пряка слънчева радиация в областта на езерната вода съответства на пристигането му на хоризонталната повърхност на облъчването. В същото време горното показва несигурността на количествената характеристика на пристигането в определен момент във времето, както сезонен, така и ежедневно. Постоянна характеристика Това е само височината на слънцето (оптичната маса на атмосферата).

Натрупването на слънчева радиация със земна повърхност и езерце се различава значително.

Естествените повърхности на Земята имат различна отразяваща (абсорбираща) способност. Така че, тъмните повърхности (чернозем, шампинги) имат ниска албедо стойност от около 10%. ( Албедо Повърхност - Това е съотношението на радиационния поток, отразен от тази повърхност в заобикалящото пространство, до потока, който падна върху него).

Леки повърхности (бял пясък) имат голям албедо, 35 - 40%. Албедо повърхности с билкови покривни диапазони в диапазона от 15 - 25%. Албедо корони от широколистна гора през лятото е 14 - 17%, иглолистна гора - 12 - 15%. Повърхността на Албедо намалява с увеличаване на височината на слънцето.

Албедото на водните повърхности е в рамките на 3 - 45%, в зависимост от височината на слънцето и степента на вълнение.

С спокойна водна повърхност, Албедо зависи само от височината на слънцето (Фигура 2).

Фигура 2 - Зависимост на коефициента на отражение на слънчева радиация за спокойна водна повърхност от височината на слънцето.

Присъединяването на слънчевата радиация и преминаването през водния слой има свои собствени характеристики.

Като цяло, оптичните свойства на водата (неговите разтвори) във видимия участък на слънчевата радиация са показани на фигура 3.

F0-поток (мощност) на радиация на инциденти,

Фотограф на отразената водна повърхност на радиацията,

FPPogl-поток на абсорбираната вода маса на радиация,

FPR-потокът премина водната маса на радиацията.

Фиг. / F0 Коефициент на отражение на тялото

PPGL / F0 коефициент на абсорбция

FPR / F0 коефициент на предаване.

Фигура 3 - Оптични свойства на водата (неговите разтвори) във видимия район на слънчевата радиация

На плоската граница на двата медийна въздух - вода се наблюдава явления за отражение и пречупване на светлината.

Когато отразяват светлината, падането пада, лъчът се отразява и перпендикулярна на отразяващата повърхност, възстановена в точката на падане в лъча, лежи в една и съща равнина, а ъгълът на отражение е равен на ъгъла на есента. В случай на пречупване, инцидентният лъч, перпендикулярно, възстановено в точката на падане на лъча до границата на двата медийна част, и пречупеният лъч лежи в една и съща равнина. Ъгълът на есента α и рефракционния ъгъл β (фигура 4) са свързани чрез SIN α / sin β \u003d n2 | N1, където N2 е абсолютният индекс на пречупване на втората среда, N1 е първият. Тъй като за въздух N1≈1 формулата ще вземе формата на греха α / sin β \u003d n2

Фигура 4 - пречупване на лъчи, когато се движите от въздух до вода

Когато лъчите излизат от въздуха във вода, те се приближават към "перпендикуляра на падането"; Например, лъч, падащ във водата под ъгъл към перпендикуляра на водната повърхност, той вече е под ъгъл, който е по-малък от (фиг. 4, а). Но когато инцидентният лъч, плъзгане по повърхността на водата, пада върху водната повърхност почти под прав ъгъл към перпендикуляр, например под ъгъл от 89 ⁰ и по-малко, след това влиза във водата под ъгъл, по-малък от a права линия, а именно под ъгъл само 48,5 ⁰. В голям ъгъл до перпендикулярно от 48.5 ⁰, лъчът не може да влезе във водата: е за ъгъла на водата "лимит" (Фигура 4, б).

Следователно, лъчите, попадащи върху водата под всякакви ъгли, се компресират под вода в доста близък конус с ъгъл на 48.5 ⁰ + 48.5 ⁰ \u003d 97 ° (фиг. 4, б).

В допълнение, пречупването на водата зависи от неговата температура (таблица 2), но тези промени не са значителни, че не могат да представляват интерес за инженерна практика, според разглежданата тема.

Таблица 2 - Рефракционен индекс Води за различни температури T.

	Н.			Н.			Н.

Сега следваме напредъка на лъчите, който се връща (от точката p) - от водата във въздуха (Фигура 5). Според законите на оптиката, пътеките ще бъдат еднакви и всички лъчи, сключени в споменатата 97-градусова конус, ще бъдат във въздуха под различни ъгли, разпределени през 180 градуса над водата. Подводните лъчи, разположени извън споменатия ъгъл (97 градуса), няма да излязат под водата и те ще намалят изцяло от повърхността му, както от огледалото.

Фигура 5 - пречупване на лъчи, когато се движите от вода към въздуха

Ако n2.< n1(вторая среда оптически менее плотная), то α < β. Наибольшему значению β = 90 ⁰ соответствует угол падения α0 , определяемый равенством sinα0=n2/n1. При угле падения α >α0 има само отразена греда, липсва пречупеният лъч ( феномен на пълно вътрешно отражение).

Всеки подводен лъч, отговарящ на повърхността на водата под ъгъл, голям "лимит" (т.е., голям 48.5 ⁰) не се отразява, но се отразява: той се подлага на " пълно вътрешно отражение" Отражението се нарича в този случай, защото всички падащи лъчи се отразяват тук, междувременно, тъй като дори най-доброто огледало на полирано сребро отразява само част от лъчите, които падат върху него, останалите абсорбират. Водата под посочените условия е идеалното огледало. В този случай говорим за видима светлина. Най-общо казано, рефракционният индекс на водата, както и други вещества, зависи от дължината на вълната (това явление се нарича дисперсия). В резултат на това, екстремен ъгъл, в който възниква цялостното вътрешно отражение, не е същото за различните дължини на вълните, но за видима светлина, когато водата се отразява на границата - въздухът се променя по-малко от 1⁰.

Поради факта, че в голям ъгъл към перпендикуляра от 48,5 ⁰, слънчевият лъч не може да се присъедини към водата: е за водата "лимит" ъгъл (фигура 4, б), след това водната маса, в цялата страна диапазон от височината на височината на слънцето не е толкова леко от въздуха - винаги е по-малко .

Обаче, тъй като, плътността на водата е 800 пъти плътността на въздуха, абсорбцията на слънчевата радиация с вода ще варира значително.

В допълнение, ако светлинното излъчване преминава през прозрачната среда, тогава спектърът на тази светлина има някои функции. Някои линии в нея са силно отслабени, т.е. вълните на съответната дължина са силно погълнати от разглежданата среда.Такива спектри се наричат абсорбционни спектри. Видът на абсорбционния спектър зависи от разглежданото вещество.

От особеното решение sun Salt Pond. Тя може да съдържа различни концентрации на натрий и магнезиев хлорид и тяхната връзка, е ясно за абсорбционните спектри, които не означават. Въпреки че изследванията и данните по този въпрос са злоупотреби.

Например, проучвания, проведени в СССР (Y. Usmanov) за идентифициране на коефициента на предаване на различни дължини на вълните за вода и разтвор на магнезиев хлорид с различни концентрации, получили следните резултати (Фигура 6). A B. J. Brinkworth показва графична зависимост на абсорбцията на слънчева радиация и монохроматичната плътност на слънчевия радиационен поток (радиация) в зависимост от дължините на вълните (Фигура 7).

Фигура 7 - Абсорбция на слънчева радиация във вода

Фигура 6 - зависимостта на честотната лента на разтвора на магнезиев хлорид от концентрация

Следователно количественото влизане на пряка слънчева радиация към горещия солев разтвор на езерото, след като влезе във водата, ще зависи от монохроматичната плътност на слънчевия радиационен поток (радиация); От височината на слънцето. И от повърхността на Албедото на езерото, от чистотата на горния слой на слънчевото солено езеро, състоящо се от прясна вода, с дебелина обикновено 0,1 - 0.3 М, където да се потисне разбъркване, не е възможно, състава, концентрацията и дебелина на разтвора в градиентния слой (изолационен слой с нарастваща книга с концентрация на солев разтвор), от чистотата на водата и солевия разтвор.

Фигури 6 и 7 следва, че водата има най-голямата честотна лента във видимия регион на слънчевия спектър. Това е много благоприятен фактор за преминаване на слънчева радиация през горния свеж слой на слънчевото солено езеро.

Списък на препратките

1 Osadchy G. B. Слънчева енергия, нейните деривати и технологии за тяхното използване (въведение в енергийния сектор EE) / GB Утайка Омск: IPK Mcsheeva e.a., 2010. 572 p.

2 Twidelle J. Възобновяеми енергийни източници / J. Tweidel, и . Wair. М.: Energoatomizdat, 1990. 392 p.

3 Duffy J. A. Термични процеси с помощта на слънчева енергия / J. A. Duffy, W. A. \u200b\u200bBeckman. М.: Mir, 1977. 420 p.

4 климатични климатични ресурси и басейн / n. P. Ladeyers, Novosibirsk, Science, 1976, 318C.

5 Pikin S. A. Течни кристали / С. А. Пикин, Л. М. Блинов. М.: Наука, 1982. 208 p.

6 Китайски А. I. Физика за всички: Фотони и ядки / A.I. Khorgorodsky. М.: Наука, 1984. 208 p.

Слънчева енергия

Параметри на слънчевата радиация

На първо място е необходимо да се оценят потенциалните енергийни възможности на слънчевата радиация. Тук общата му специфична мощност има най-голяма стойност на повърхността на Земята и разпределението на тази сила чрез различни диапазони на радиация.

Силата на слънчевата радиация

Радиационната мощност на слънцето, която е в зенита, се оценява на около 1350 w / m2 на повърхността на земята. Простото изчисление показва, че за да се получи мощност от 10 kW, е необходимо да се събира слънчева радиация от квадрата само 7,5 m2. Но тя е в ясен обяд в тройната зона високо в планините, където атмосферата се почиства и кристално прозрачна. Веднага след като слънцето започне да има склонност към хоризонта, пътят на лъчите му през атмосферата се увеличава, съответно, загубите по този път се увеличават. Присъствието в атмосферата на прах или водна пара, дори в вдъхновители без специални инструменти на количества, още повече намалява потока на енергия. Въпреки това, в средната ивица в летен следобед за всеки квадратен метър, ориентиран перпендикулярен на слънчевите лъчи, има поток от слънчева енергия с мощност от около 1 kW.

Разбира се, дори и малка облачност драматично намалява енергията, достигаща до повърхността, особено в инфрачервената (термична) група. Въпреки това, част от енергията все още прониква през облаците. В средната ивица, със силна облачност по обяд, силата на слънчевата радиация, която дойде на повърхността на земята, се оценява на около 100 W / m2 и само в редки случаи с особено плътна облачност може да се потъне под тази стойност . Очевидно е, че в такива условия, за получаване на 10 kW, е необходимо напълно, без загуба и размисъл, за събиране на слънчева радиация вече не е с 7,5 м2 на земната повърхност, но с целочислена мина (100 м2).

Таблицата показва кратък среден данните за енергията на слънчевата радиация за някои градове на Русия, като се вземат предвид климатичните условия (честота и здравина на облачност) на единица хоризонтална повърхност. Подробности за тези данни, допълнителни данни за ориентациите на панелите, различни от хоризонтални, както и данни за други региони на Русия и страните от бившия СССР са дадени на отделна страница.

Град	месечен минимум (Декември)	месечни максимум (Юни или юли)	общо за годината
Архангелск	4 MJ / m 2 (1.1 kWh / m 2)	575 MJ / m 2 (159.7 kWh / m 2)	3.06 GJ / m 2 (850 kWh / m 2)
Астрахан	95.8 MJ / m 2 (26.6 kWh / m 2)	755.6 MJ / m 2 (209.9 kW · h / m 2)	4.94 GJ / m 2 (1371 kWh / m 2)
Владивосток.	208.1 MJ / m 2 (57.8 kWh / m 2)	518.0 MJ / m 2 (143.9 kWh / m 2)	4.64 GJ / m 2 (1289.5 kWh / m 2)
Екатеринбург	46 MJ / m 2 (12.8 kWh / m 2)	615 MJ / m 2 (170.8 kWh / m 2)	3.76 GJ / m 2 (1045 kWh / m 2)
Москва	42.1 MJ / m 2 (11.7 kWh / m 2)	600.1 MJ / m 2 (166.7 kWh / m 2)	3.67 GJ / m 2 (1020.7 kWh / m 2)
Новосибирск		638 MJ / m 2 (177.2 kWh / m 2)	4.00 GJ / m 2 (1110 kWh / m 2)
Омск	56 MJ / m 2 (15.6 kWh / m 2)	640 MJ / m 2 (177.8 kWh / m 2)	4.01 GJ / m 2 (1113 kWh / m 2)
Петрозаводск	8.6 MJ / m 2 (2.4 kWh / m 2)	601.6 MJ / m 2 (167.1 kWh / m 2)	3.10 GJ / m 2 (860.0 kWh / m 2)
Петропавловск-Камчацки	83.9 MJ / m 2 (23.3 kWh / m 2)	560.9 MJ / m 2 (155.8 kWh / m 2)	3.95 GJ / m 2 (1098.4 kWh / m 2)
Rostov-on-don	80 MJ / m 2 (22.2 kWh / m 2)	678 MJ / m 2 (188.3 kWh / m 2)	4.60 GJ / m 2 (1278 kWh / m 2)
Санкт Петербург	8 MJ / m 2 (2.2 kWh / m 2)	578 MJ / m 2 (160.6 kWh / m 2)	3.02 GJ / m 2 (840 kWh / m 2)
Sochi.	124.9 MJ / m 2 (34.7 kWh / m 2)	744.5 MJ / m 2 (206.8 kWh 2)	4.91 GJ / m 2 (1365.1 kWh / m 2)
Южно-сахалинск.	150.1 MJ / m 2 (41.7 kWh · h / m 2)	586.1 MJ / m 2 (162.8 kWh / m 2)	4.56 GJ / m 2 (1267.5 kWh / m 2)

Фиксираният панел, поставен под оптималния ъгъл на наклона, може да възприема в 1.2. 1.4 пъти повече енергия в сравнение с хоризонтала, и ако се окаже след слънцето, печалбата ще бъде 1.4 .. 1.8 пъти. Това може да бъде потвърдено, с разбивка по месеци за фиксирани панели, фокусирани на юг при различни ъгли на наклона, и за системи проследяване на движението на Слънцето. Характеристиките на настаняването на слънчевите панели са обсъдени по-подробно по-долу.

Буквално и разпръснато слънчева радиация

Разграничават разпръсната и директна слънчева радиация. За ефективно възприемане на директна слънчева радиация панелът трябва да бъде ориентиран перпендикулярно на потока от слънчева светлина. За възприемането на разпръснато радиация, ориентацията не е толкова критична, тъй като идва съвсем равномерно от цялото небе - това е точно как земната повърхност е покрита в облачни дни (поради тази причина не разполагат с ясно декорирана сянка В облачно време и вертикални повърхности, като стълбове и стени на къщи, на практика не изхвърлят видимата сянка).

Съотношението на директното и разпръснато радиация е силно зависимо от метеорологичните условия в различни сезони. Например, в Москва, зимата е облачена и през януари фракцията от разпръснато радиация надвишава 90% от общата инсолация. Но дори и в московското лято, разпръснатото радиация е почти половината от цялата слънчева енергия, достигаща земната повърхност. В същото време, в Sunny Baku и зимата, и през лятото, делът на разпръснатото радиация варира от 19 до 23% от общата инсолация, както и около 4/5 от слънчевата радиация, съответно, е пряка. По-подробно е дадено съотношението на разпръсната и пълна изолация за някои градове на отделна страница.

Разпределение на енергия в слънчев спектър

Слънчевият спектър е почти непрекъснат в изключително широк спектър от честоти - от нискочестотната радио вълна до ултрачестотна рентгенова и гама радиация. Разбира се, трудно е да се избере еднакво ефективно различни видове Радиация (може би това може да се извърши само теоретично, използвайки "идеалното абсолютно черно тяло"). Но това не е необходимо - първо, слънцето в различни честотните диапазони излъчва с различни силни страни, и второ, не всичко, което излъчваше слънцето, достига до повърхността на земята - отделните части на спектъра се абсорбират до голяма степен от различни компоненти на Атмосферата - предимно озонов слой, водна пара и въглероден диоксид.

Ето защо, ние достатъчно определяме тези честотни диапазони, в които се наблюдава най-големият поток от слънчева енергия на повърхността на земята и да ги използва. Традиционно, слънчевата и космическата радиация се отделя не по честота, но по дължината на вълната (това се дължи на твърде много индикатори за честотите на това радиация, което е много неудобно - видимата светлина в Hertz съответства на 14-ия ред). Нека видим зависимостта на разпределението на енергията върху дължината на вълната за слънчева радиация.

Обхватът на видимата светлина е част от дължини на вълните от 380 nm (дълбоко лилаво) до 760 nm (дълбоко червено). Всичко, което има по-малка дължина на вълната, има по-висока фотонова енергия и е разделена на ултравиолетови, рентгенови и гама-радиационни диапазони. Въпреки високата енергия на фотоните, фотоните в тези диапазони не са толкова много, така че общият принос на този раздел на спектъра е много малък. Всичко, което има по-голяма дължина на вълната, е по-малко в сравнение с видимата светлина на фотоната и е разделена на инфрачервен диапазон (термична радиация) и различни зони на радио групата. От графиката може да се види, че в инфрачервения диапазон слънцето излъчва почти толкова енергия, колкото във видимата (нива по-малко, но диапазонът е по-широк), но радиационната енергия е много малка в радиочестотния диапазон.

По този начин, от енергийна гледна точка, ние достатъчно ограничаваме себе си до видимите и инфрачервени честотни ленти, както и в близост до ултравиолетовете (някъде до 300 nm, по-къса вълна твърда ултравиолетова се абсорбира почти напълно в така наречената озон слой, осигуряващ синтеза на този озон от атмосферния кислород). А лъвният дял на слънчевата енергия, достигащ повърхността на Земята, е концентриран в дължината на вълната от 300 до 1800 nm.

Ограничения, когато се използва слънчева енергия

Основните ограничения, свързани с използването на слънчевата енергия, са причинени от нейното непостоянство - слънчевите инсталации не работят през нощта и не са неефективни в облачно време. Това очевидно е почти всичко.

Въпреки това, има и друго обстоятелство, което е особено важно за нашите доста северните ширини е сезонни различия в продължителността на деня. Ако за тропическата и екваториална зона продължителността на деня и нощта слабо зависи от времето на годината, след това на географската ширина на Москва, най-краткият ден е по-малък от най-дългия почти 2,5 пъти! Вече не говоря за захарните зони ... в резултат, в ясен летен ден, слънчевата инсталация близо до Москва може да предизвика енергии не по-малко, отколкото на екватора (слънцето е по-ниско, но денят е по-дълъг). Въпреки това, през зимата, когато необходимостта от енергия е особено висока, неговото развитие, напротив, ще намалее няколко пъти. В края на краищата, в допълнение към кратък светлинен ден, лъчите на ниското зимно слънце дори и по обяд трябва да преминат много по-дебел слой на атмосферата и следователно да загубят значително повече енергия по този път, отколкото през лятото, когато слънцето стои високо и лъчи Преминете през атмосферата почти неясна (израз "студено зимно слънце", което има най-пряко физическо значение). Въпреки това, това не означава, че слънчевите инсталации в средната лента и още повече северни региони Те са напълно безполезни - въпреки че през зимата има няколко ползи от тях, ядат през периода от дълги дни, най-малко половин година между пролетните и есенните есенни, те са доста ефективни.

Особено интересно за използването на слънчеви инсталации за действие става все по-Ras-pros-tr-nyy-yu-xia, но много "ненаситни" климатици. В края на краищата, най-силното слънцето грее, толкова по-голямо и по-необходимо климатикът. Но в такива условия и слънчевите инсталации могат да изработят повече енергия и тази енергия ще бъде използвана от климатизацията, тя е "тук и сега", не е необходимо да се натрупват и съхраняват! Освен това е много необходимо да се преобразува енергията в електрическа форма - топлинни машини за абсорбция използват топлината директно, което означава, че вместо фотоелектрични батерии, можете да използвате слънчеви колектори, най-ефективни само в ясното горещо време. Вярно е, че вярвам, че климатиците са необходими само в горещи крайници и в мокър тропически климат, както и в съвременни градове, независимо от местоположението им. Компетентната и изградена селска къща е не само в средната лента, но и в по-голямата си част от южната част на Русия, тя не се нуждае от такова енергийно ненаситно, тромаво, шумно и капризно устройство.

За съжаление, в условията на градското развитие, индивидуалното използване на повече или по-малко мощни слънчеви инсталации с всяка забележима практическа полза е възможна само в редки случаи на особено успешно обстоятелство. Въпреки това, аз не разглеждам градския апартамент с пълно жилище, тъй като нормалното му функциониране зависи от твърде много фактори, които не са достъпни за директно контролиране на жителите в чисто технически причини, и следователно в случай на неуспех за повече или по-малко време поне едно от Системи за препитание Модерните условия на сградата на апартамента няма да бъдат приемливи за цял живот (по-скоро, един апартамент в сградата на висока сграда трябва да се разглежда като вид хотелска стая, която наемателите са закупени във вечна употреба или отдадени под наем от общината). Но отвъд града специално внимание до слънчевата енергия може да бъде повече от оправдана дори и на малък участък в 6 акра.

Характеристики на поставянето на слънчеви панели

Изборът на оптимална ориентация на слънчевите панели е един от най-важните въпроси в практическото използване на слънчеви инсталации от всякакъв вид. За съжаление, на различни обекти, посветени на слънчевата енергия, този аспект се счита за много малък, въпреки че пренебрегването на тях може да намали ефективността на панелите до неприемливо ниво.

Факт е, че ъгълът на падащите лъчи на повърхността силно засяга коефициента на отразяване и следователно делът на незасектенанната слънчева енергия. Например, за стъкло с отклонение на ъгъла на падане от перпендикулярно на повърхността му до 30 °, коефициентът на отражение на практика не се променя и е малко по-малко от 5%, т.е. Повече от 95% от радиацията на инциденти преминават вътре. След това растежът на отражението става забележим и до 60 °, делът на отразеното радиация се удвоява - почти до 10%. При ъгъл на честота от 70 °, около 20% от радиацията се отразява и при 80 ° - 40%. За повечето други вещества зависимостта на степента на размисъл от ъгъла на честотата има за същия характер.

По-важното е, че така наречената ефективна област на панела, т.е. Напречното сечение на радиационния поток е припокриване. Той е равен на реалната зона, умножена по ъглов синус между неговата равнина и посоката на потока (или че същото, върху косинуса на ъгъла между възстановяването до панела и посоката на потока). Следователно, ако панелът е перпендикулярно на потока, неговата ефективна площ е равна на нейната реална област, ако потокът отхвърлен от перпендикулярно на 60 ° - половината от реалната област, и ако дебитът паралелен паралел е нулев . Така значимо отклонение на потока от перпендикулярно на панела не само увеличава отражението, но и намалява ефективната му площ, която причинява много забележителен спад в производството.

Очевидно, за нашите цели, постоянната ориентация на панела перпендикулярна на потока от слънчева светлина е най-ефективна. Но това ще изисква промени в позицията на панела в две равнини, тъй като позицията на слънцето в небето зависи не само от времето на деня, но и от времето на годината. Въпреки че такава система определено е технически възможно, тя се оказва много трудно и следователно скъпо и не е твърде надеждна.

Въпреки това, тя ще припомни, че под ъглите на падане до 30 ° коефициентът на отразяване на границата на въздуха е минимален и практически непроменен, а през годината ъгълът на максималното издигане на слънцето над хоризонта се отклонява от средната стойност позиция не повече от ± 23 °. Ефективната група с отклонение от перпендикулярна на 23 ° също остава доста голяма - най-малко 92% от реалната му област. Ето защо е възможно да се съсредоточи върху средната годишна височина на максималното покачване на слънцето и почти без загуба на ефективност, да се ограничи въртенето само в една равнина - около полярната ос на земята със скорост от 1 оборот на ден. Ъгълът на наклона на това въртене спрямо хоризонталата е равен на географската географска ширина на мястото. Например, за Москва, разположена на географска ширина от 56 °, оста на това въртене трябва да бъде наклонено на север от 56 ° спрямо повърхността (или че същото, отхвърлено от вертикала с 34 °). Това ротация вече е много по-лесно да се организира, но за последното завъртане на големия панел се нуждаете от много място. Освен това е необходимо или да се организира движеща се връзка, която ви позволява да отстраните от постоянно въртящия се панел цялата енергия, която е получена или ограничава гъвкавите комуникации с фиксирана връзка, но за да се гарантира автоматичното връщане на панела обратно в нощ, - в противен случай не е възможно да се избегне усукване и разбиване на енергията на комуникациите. И двете решения рязко увеличават сложността и намаляват надеждността на системата. С нарастващата сила на панелите (и следователно техният размер и тегло), техническите проблеми са сложни в геометричната прогресия.

Във връзка с всичко по-горе почти винаги панелът на отделните слънчеви инсталации се монтира неподвижно, което осигурява относително по-евтино и най-високата надеждност на инсталацията. Въпреки това, изборът на ъгъла на поставяне на панела става особено важен. Помислете за този проблем за примера на Москва.

Orange Line - при проследяване на позицията на слънцето чрез въртене около полярната ос (т.е. успоредно на земната ос); Син - фиксиран хоризонтален панел; Зелено - фиксиран вертикален панел, югоизточен; Червен - фиксиран панел, наклонен на юг под ъгъл от 40 ° към хоризонта.

Нека да разгледаме диаграмите на остатъка за различни ъгли на инсталацията на панела. Разбира се, панелът се обръща след слънцето, отвъд състезанието (оранжева линия). Въпреки това, дори в дългите летни дни, нейната ефективност надвишава ефективността на фиксираните хоризонтални (сини) и наклонени при оптимални ъглови (червени) панели само около 30%. Но тези дни топло и светло и толкова грабва! Но в най-енергийния период от октомври до февруари, предимството на въртящия се панел над фиксирано минимално и практически нецевномерно. Вярно е, по това време, наклонената компания панел не е хоризонтална и вертикалната панела (зелена линия). И това не е изненадващо - ниските лъчи на зимното слънце се плъзгат по хоризонталния панел, но те са добре възприемани от почти перпендикулярно на тях вертикално. Ето защо през февруари, ноември и декември вертикалният панел в нейната ефективност надвишава дори наклонен и почти не е различен от ротариите. През март и октомври денят е по-дълъг и въртящият се панел вече започва уверено (макар и не много) да надвишава всички фиксирани опции, но ефективността на наклонените и вертикалните панели е почти еднаква. И само в периода от дълги дни от април до август, хоризонталният панел за получената енергия е пред вертикала и приближаването на наклоните, а през юни дори почти го надвишава. Летната загуба на вертикалния панел е естествена - в края на краищата, да речем, денят на лятната равноденствие продължава в Москва повече от 17 часа, а в предната (работеща) полукълба на вертикалния панел, слънцето може да се намира не повече от 12 часа, останалите 5 часове за гледане (почти една трета от дневната светлина!) Изгубена зад нея. Ако смятате, че под ъглите на капка над 60 °, делът на светлинния панел започва да расте бързо и нейната ефективна площ се намалява два или повече, времето на ефективното възприемане на слънчевата радиация за такъв панел не надвишава 8 часа - това е по-малко от 50% от общата продължителност на деня. Това обяснява факта за стабилизиране на работата на вертикалните панели през целия период на дълги дни - от март до септември. И накрая, няколко имения струват януари - този месец изпълнението на панелите на всички ориентации е почти същото. Факт е, че този месец в Москва е много облачно, а повече от 90% от всички слънчеви енергия представляват рутинна радиация и за такова радиация, ориентацията на панела не е твърде важна (най-важното е да се насочи на земята). Въпреки това, няколко слънчеви дни, все още изгнаници през януари, намаляват производството на хоризонталния панел с 20% в сравнение с останалите.

Какво е ъгълът на склонността да се избере? Всичко зависи от това кога е необходимо слънчева енергия. Ако искате да го използвате само в топъл период (да кажем, в страната), си заслужава да избере така наречения "оптимален" ъгъл на наклон, перпендикулярно на средната позиция на слънцето между пролетта и есента на есента. Той е около 10 ° .. 15 ° минус географска ширина и за Москва е 40 ° .. 45 °. Ако имате нужда от енергия годишно, трябва да "стиснете" максимално в енергийно ефективните зимни месеци, и затова е необходимо да се съсредоточите върху средната позиция на слънцето между есенните и пролетните еквиноксики и по-близките панели до вертикално - 5 °. , 15 ° повече географска ширина (за Москва ще бъде 60 ° .. 70 °). Ако според архитектурни или конструктивни съображения е невъзможно да се издържи на такъв ъгъл и е необходимо да се избере между ъгъла на наклон при 40 ° и по-малко или вертикална настройка, трябва да се предпочита вертикално положение. В същото време "Умречидният" на енергията в дълги летни дни не е толкова критичен - през този период е пълен с естествена топлина и светлина, а необходимостта от производство на енергия обикновено не е толкова голяма, колкото през зимата и в извънзезона. Естествено, наклонът на панела трябва да бъде фокусиран на юг, въпреки че отклонението от тази посока е 10 ° .. 15 ° на изток или на запад, той се променя малко и следователно е доста приемлив.

Хоризонталното разположение на слънчевите панели в Русия е неефективно и абсолютно неоснователно. В допълнение към голямото намаляване на производството на енергия през есенно-зимния период, прахът се натрупва върху хоризонтални панели, а през зимата тя също е сняг и е възможно да се премахнат от там, използвайки специално организирано почистване (обикновено ръчно). Ако наклона на панела надвишава 60 °, снегът на повърхността му се забавя малко и обикновено се промъква по себе си и тънък слой прах е добре зачервен с дъждове.

От Б. напоследък Цените на слънчевото оборудване са намалени, което може да бъде благоприятно вместо едно поле на юг-ориентираните слънчеви панели, да се използват две с по-голям обем капацитет, ориентиран към свързан (югоизток и югозапад) и дори обратната (източна и западната) страна на света. Това ще осигури по-еднакви работи по слънчевите дни и увеличаване на развитието в облачно време, въпреки факта, че останалата част от оборудването остава изчислена на предишната, относително ниска мощност и следователно ще бъде по-компактна и евтина.

И последно. Стъкло, повърхността на която не е гладка, но има специален релеф, може да бъде много по-ефективно възприемащ странична светлина и да я предаде на работните елементи на слънчевия панел. Най-оптималното изглежда, че е облекчение на вълната с ориентацията на издатините и депресиите от север на юг (за вертикални панели - отгоре надолу) - вид линеен обектив. Гофрираното стъкло може да увеличи производството на фиксиран панел с 5% или повече.

Традиционни видове инсталации за използване на слънчева енергия

От време на време има доклади за изграждането на друга слънчева електроцентрала (SES) или инсталация за обезсоляване. Световно, от Африка до Скандинавия, се използват топлинни слънчеви колектори и фотоелектрични слънчеви панели. Тези методи за използване на слънчевата енергия вече се развиват за повече от десетина години, те са посветени на много сайтове в интернет. Ето защо, тук ще ги разгледам в най-често срещаните черти. Въпреки това, един най-важен момент в интернет практически не е покрит - това е изборът на специфични параметри при създаване на отделна слънчева система. Междувременно този въпрос не е толкова просто, колкото изглежда на пръв поглед. Пример за избор на параметри за система на слънчеви панели е достъпна на отделна страница.

Слънчеви панели

Като цяло, под "слънчевия панел" можете да разберете всеки набор от идентични модули, които възприемат слънчевата радиация и се комбинират в едно устройство, включително чиста топлина, но традиционно този термин е фиксиран именно зад панелите на фотоелектрическите преобразуватели. Следователно, под термина "слънчева батерия" почти винаги предполага фотоволтаично устройство, което е пряко трансформираща слънчева радиация в електричество. Тази технология активно се развива от средата на ХХ век. Огромният стимул за неговото развитие е развитието на космоса, където конкуренцията за слънчеви батерии по отношение на капацитета и продължителността на работата понастоящем са само малки източници на ядрени енергия. През това време ефективността на реализацията на звука се увеличава от един до два процента до 17% и повече в масовите сравнително евтини модели и над 42% в прототипите. Значително увеличаване на живота и надеждността на услугите.

Предимствата на слънчевите батерии

Основното предимство на слънчевите клетки е тяхната гранична конструктивна простота и пълното отсъствие на движещи се части. В резултат на това, малка част и непретенциозност в комбинация с висока надеждност, както и най-простите инсталации и минимални изисквания за поддръжка по време на работа (обикновено току-що изтрити от работната повърхност на калта, тъй като тя се натрупва). Въвеждане на плоски елементи от малка дебелина, те са доста успешно поставени на покривното въже, обърнати към слънцето или на стената на къщата, практически не изискват допълнително място и изграждане на индивидуални обемисти структури. Единственото условие не е нищо, за да ги залепите възможно най-много време.

Друго голямо предимство е, че енергията се произвежда незабавно под формата на електричество - в най-гъвкавата и удобна форма.

За съжаление, нищо не е завинаги - ефективността на фотоволтаичните преобразуватели попада по време на експлоатационния живот. Полупроводникови плочи, от които слънчевите батерии обикновено се състоят, с време се разграждат и губят свойствата си, в резултат на вече високата ефективност на слънчевите клетки, става още по-малко. Продължителното излагане на високи температури ускорява този процес. Първоначално го отбелязах като липса на фотоволтаични батерии, особено след като фотоклетките "сортиране" не могат да бъдат възстановени. Въпреки това е малко вероятно всеки механичен електрически генератор да може да демонстрира най-малко 1% от производителността само след 10 години непрекъсната работа - най-вероятно ще изисква сериозен ремонт поради механично износване, ако не и лагери, след това четки, - и модерни Фотообразувателите могат да поддържат собствената си ефикасност от десетилетия. Според оптимистичните оценки, в продължение на 25 години, ефективността на слънчевата батерия се намалява само с 10% и следователно, ако други фактори не се намесват, тогава почти 2/3 ще остане от първоначалната ефективност. Въпреки това, за масовите търговски фотоклетки върху поли-и еднокристален силиций, честните производители и продавачи водят няколко други цифри на стареене - след 20 години, трябва да се очаква загуба до 20% от ефективността (след това теоретично след 40 години ефективността ще бъде 2 / 3 от първоначалната, ще бъде намалена с половин година, а след 100 години ще останат малко по-малко от 1/3 от първоначалното представяне). Като цяло, нормалният експлоатационен живот за съвременните снимки е най-малко 25. 30 години, така че деградацията не е толкова критична, и много по-важно да се измие прах от тях във времето ...

Ако батериите трябва да бъдат монтирани по такъв начин, че естественият прах на практика не отсъства или да се измиват своевременно от естествените дъждове, те ще могат да работят без никаква услуга в продължение на много години. Възможността за толкова дълга експлоатация е в режим без поддръжка - друго най-важно предимство.

И накрая, слънчевите панели могат да произвеждат енергия от зората до залез дори в облачно време, когато термичните слънчеви колектори имат температура само малко по-различна от температурата на околната среда. Разбира се, в сравнение с ясен слънчев ден, тяхното представяне пада много пъти, но е по-добре поне нещо от нищо! В това отношение е особено интересно да се развият батерии с максимално преобразуване на енергия в тези ленти, където облаците най-малко абсорбират слънчевата радиация. В допълнение, когато избирате слънчеви снимки, трябва да обърнете внимание на зависимостта на произведеното от тях напрежение от осветление - тя трябва да бъде възможно най-малка (когато осветлението е намалено, преди всичко трябва да падне тока, а не на напрежението Тъй като в противен случай да се получи поне някакъв полезен ефект в облачни дни, ще трябва да използва населеното допълнително оборудване, насилствено подобряване на напрежението до минимално достатъчно за зареждане на батериите и работата на инверторите).

Недостатъци на слънчевите панели

Разбира се, недостатъците на слънчевите батерии са доста много. В допълнение към времето и времето на деня, може да се отбележи следното.

Ниска ефективност. Същият слънчев колектор, с правилната селекция на формата и материала на повърхността, е в състояние да абсорбира почти цялата слънчева радиация върху нея почти по време на честотния спектър, който носи забележима енергия - от далеч инфрачервения до ултравиолетовия обхват. Слънчевите батерии превръщат енергията селективно - за работа за възбуждане на атомите изисква определени фотонни енергии (радиационна честота), следователно, трансформацията е много ефективна в някои честотни ленти, а други честотни ленти са безполезни за тях. В допълнение, енергията на уловени фотоните се използва от квантовата - нейната "излишък", надвишаваща желаното ниво, отидете на отоплението на фото преобразувателя в този случай. В много отношения това се обяснява с тяхната ниска ефективност.
Между другото, неуспешно избиране на материала на защитното покритие, можете значително да намалите ефективността на батерията. Случаят се утежнява от факта, че обикновеното стъкло поглъща високоенергийната ултравиолетова част на обхвата доста добре и този диапазон е много подходящ за някои видове фотоклетки, енергията на инфрачервените фотони е твърде малка за тях.

Висока температура чувствителност. С увеличаване на температурата, е намалена ефективността на слънчевите батерии, както и почти всички други полупроводникови устройства. При температури над 100..125 ° C те обикновено могат временно да загубят производителността и дори по-голямото отопление им заплашва с необратими щети. В допълнение, повишената температура ускорява разграждането на фотоклетките. Ето защо е необходимо да се вземат всички мерки за намаляване на отоплението, неизбежно под изгарящите правилни слънчеви лъчи. Обикновено, производителите ограничават номиналната обхват на работните температури на фотоклетки до + 70 °. + 90 ° C (което означава, че нагряването на самите елементи и температурата на околната среда, естествено, трябва да бъде много по-ниска).
Освен това усложнява ситуацията, че чувствителната повърхност на доста крехките фотоклетки често е затворена със защитно стъкло или прозрачна пластмаса. Ако въздухният слой ще остане между защитния капак и повърхността на фотоклетката, се образува един вид "оранжерия", влошаваща се прегряване. Вярно е, чрез увеличаване на разстоянието между защитното стъкло и повърхността на фотоклетка и се свързвате отгоре и под тази кухина с атмосферата, можете да организирате конвекционен поток на въздух, естествено охлаждащ фотоклетки. Въпреки това, на яркото слънце и при висока температура на въздуха на открито може да не е достатъчно, освен това този метод допринася за ускорения прах на работната повърхност на фотоклетките. Следователно, слънчевата батерия не е дори много големи размери, може да изисква специална охладителна система. Трябва да се каже, че такива системи обикновено са лесно автоматизирани, а вентилаторът или помпата консумира само малък дял от произведената енергия. При липса на ярко слънце, няма голямо отопление и охлаждане изобщо не се изисква, така че енергията, запазена на задвижването на охлаждащата система, може да се използва за други цели. Трябва да се отбележи, че в съвременните фабрични панели, защитното покритие обикновено е в непосредствена близост до повърхността на фотоклетките и премахва топлината навън, но в домашно приготвени структури механичният контакт със защитно стъкло може да повреди фотоклетката.

Чувствителност към неравномерно осветление. Като правило, за да се получи напрежение батерия, повече или по-малко удобно за употреба (12, 24 или повече Volt), елементите са свързани към последователни вериги. Текущата във всяка такава верига и следователно нейната сила се определя от слабата връзка - фотоклетката с най-лошите характеристики или с най-малкото осветление. Ето защо, ако поне един елемент от веригата се оказва в сянка, той значително намалява производството на цялата верига - загубата е непропорционално засенчване (освен това, при липса на защитни диоди, такъв елемент ще започне да се разсейва Силата, произведена от другите елементи!). Възможно е да се избегне непропорционално намаление на производството, само чрез свързване на всички фотоклетки паралелно, но след това на изхода на батерията ще бъде твърде високо с твърде ниско напрежение - обикновено за отделни фотоклетки е само 0,5 .. 0.7 V, в зависимост от тяхната стойност и стойност на натоварване.

Чувствителност към замърсяване. Дори малък слой мръсотия на повърхността на фотоклетките или защитното стъкло може да абсорбира основния дял на слънчевата светлина и значително да намали производството на енергия. В прашен град, той ще изисква често почистване на повърхността на слънчевите батерии, особено монтирани хоризонтално или с лек наклон. Разбира се, същата процедура е необходима след всеки снеговалеж и след праховата буря ... но далеч от градовете, индустриалните зони, оживените пътища и други силни източници на прах под ъгъл на наклон 45 ° и повече дъждове са напълно способни Да се \u200b\u200bизмие естественият прах от повърхността на панелите, "автоматично" ги поддържа в доста чисто състояние. Да, и сняг на такава пристрастие, освен южната облицовка, дори и в много мразовити дни, обикновено не се забавя дълго време. Досега от източниците на атмосферно замърсяване на слънчевия панел могат да работят успешно без никаква услуга, това ще бъде слънцето в небето!

И накрая, последният, но най-важният от пречките за широкото и широко разпространение на фотоволтаични слънчеви панели е тяхната сравнителна висока цена. Цената на елементите на слънчевата батерия в момента е най-малко 1 $ / w (1 kW -1000 $) и това е за неефективни модификации, без да се вземат предвид разходите за сглобяване и монтаж на панели, както и без да се вземат в Сметка Цената на батериите, контролерите и инверторите на зареждане (преобразувателите произвеждат постоянен ток с ниско напрежение към вътрешен или промишлен стандарт). В повечето случаи, за минималната оценка на реалните разходи, тези цифри следва да се умножат по 3-5 пъти по време на самостоятелното събрание от отделни фотоклетки и 6-10 пъти при закупуване на готови комплекти за оборудване (плюс структурата на инсталацията).

От всички елементи на енергийната система за фотоволтаични батерии, батериите имат най-краткия експлоатационен живот, но производителите на съвременни батерии без поддръжка твърдят, че в така наречения буферен режим, те ще работят около 10 години (или ще работят Традиционните 1000 цикъла на силно зареждане - ако разчитате на един цикъл на ден, след това в този режим има достатъчно за 3 години). Отбелязвам, че цената на батериите обикновено е само 10-20% от общата стойност на цялата система, а разходите за инвертори и контролери за зареждане (и двете са сложни електронни продукти и следователно има известна вероятност за тяхната провал) - дори по-малко. По този начин, като се вземат предвид дългия експлоатационен живот и възможността да се работи дълго време без никаква услуга, фотокотките за живота им може да се изплати повече от веднъж, а не само в отдалечени райони, но и в забвените местностите - ако тарифите за електроенергия Ще продължи да нараства този процент!

Слънчеви топлинни колектори

Името "слънчеви колектори" фиксира устройствата, използващи директно нагряване със слънчева топлина, както единична, така и подобрена (модулна). Най-простата извадка от термичен слънчев колектор е черен резервоар за вода на покрива на гореспоменатата лятна душа (между другото, ефективността на отопление на водата в лятната душа може да бъде забележимо увеличена, като се изгради около резервоара на мини-човек поне от полиетиленовото фолио; желателно е между филма и стените на резервоара от горната и страничната пролука от 4-5 cm).

Въпреки това, съвременните колекционери са малко подобни на такъв резервоар. Обикновено те са плоски дизайни от тънки сушени тръби решетки или змия. Тръбите могат да бъдат монтирани на нарязания термичен проводим лист-субстрат, който улавя слънчевата топлина, попадаща между тях - позволява ви да намалите общата дължина на тръбите без загуба на ефективност. За да се намали топлинните загуби и да се увеличи нагряването, колекторът отгоре може да бъде затворен със стъклен лист или прозрачен клетъчен поликарбонат и от обратната страна на топлоразпределителния лист, безполезни топлинни загуби предотвратяват топлоизолационния слой - особена "оранжерия" "се получава. Нагрятата вода или друга охлаждаща течност се движи по тръбата, която може да бъде събрана в термично изолиран резервоар за съхранение. Движението на охлаждащата течност се случва под действието на помпата или вземането на проби поради разликата в плътността на охлаждащата течност преди и след термичния колектор. В последния случай, за повече или по-малко ефективно обращение, се изисква задълбочен избор на сечения на отклонение и тръби и поставяне на самия колектор възможно най-нисък. Но обикновено колекционерът се поставя на едно и също място, където и слънчевата батерия е на слънчевата стена или на покрива на покрива, въпреки че е необходимо някъде да се приспособи акумулиращият резервоар. Без такъв резервоар с интензивно разпространение на топлина (да кажем, ако трябва да напълните банята или да вземете душ) капацитетът на колектора може да не е достатъчно, а след кратко време, малко съседен драйвер ще тече от кран.

Защитното стъкло, разбира се, леко намалява ефективността на колектора, поглъщането и отразявайки няколко процента от слънчевата енергия, дори ако лъчите попадат перпендикулярно. Когато лъчите падат върху стъклото с малък ъгъл към повърхността, коефициентът на отразяване може да се приближава 100%. Следователно, при липса на вятър и необходимостта само от малко отопление спрямо околния въздух (с 5-10 градуса, да кажем, за поливане на градината), "отворени" структури могат да бъдат по-ефективни от "остъклени". Но веднага щом се изисква температурната разлика в няколко дузини степени, или ако не и дори силен вятър, топлинната загуба на отворени структури бързо се увеличава, а защитното стъкло се превръща в необходимост с всичките му недостатъци.

Важна забележка - необходимо е да се вземе предвид, че в горещ слънчев ден. При липса на анализ, водата може да прегрее над точката на кипене, така че в дизайна на колектора е необходимо да се предприемат подходящи предпазни мерки (осигуряване на предпазен клапан) . В отворени резервоари, без защитно стъкло, такова прегряване обикновено не се страхува.

Наскоро слънчевите колектори започват да се използват широко върху така наречените топлинни тръби (да не се бъркат с топлинни тръби, използвани за премахване на топлината в системи за охлаждане на компютри!). За разлика от дизайна, обсъждан по-горе, всяка отопляема метална тръба, според която циркулацията на охлаждащата течност е вътре в стъклената тръба и въздухът се изхвърля между тях. Оказва се аналог на термос, където, поради вакуумната топлоизолация, загубата на топлина се намалява 20 пъти или повече. В резултат на това, според одобрението на производителите, в студа през -35 ° С извън стъклото, водата във вътрешната метална тръба със специално покритие, абсорбиращ най-широк спектър от слънчева радиация, загрява до +50. . + 70 ° с (спад над 100 ° с) абсорбция ефективен в комбинация с добра топлоизолация дава възможност за нагряване на охладителя дори в облачно време, въпреки че силата на нагряване, разбира се, е няколко пъти по-малко, отколкото с ярко слънце. Ключовата точка тук е да се осигури безопасността на вакуума в разликата между тръбите, т.е. вакуумното плътност на съединението от стъкло и метал, в много широк диапазон от температури, достигащи 150 ° C, през целия период на работа от много години. Поради тази причина, в производството на такива колекционери, не е необходимо да се прави без внимателна координация на коефициентите на температурното разширяване на стъкло и метални и високотехнологични производствени процеси, което означава, че в условията на занаятите едва ли е възможно да се направи пълноправна вакуумна термична тръба. Но по-простите дизайни на колекционери без проблеми се правят самостоятелно, въпреки че, разбира се, тяхната ефективност е малко по-малка, особено през зимата.

В допълнение към описаните по-горе течни слънчеви колектори, има и други интересни видове дизайни: въздух (охлаждаща течност - въздух, а замразяването не е страшно към него), "слънчеви езера" и т.н. За съжаление, повечето от изследванията и развитието Слънчевите колектори са посветени на течните модели, така че алтернативните видове серийно практически не произвеждат и не толкова информация за тях.

Предимства на слънчевите колектори

Най-важното предимство на слънчевите колектори е простотата и относителната ниска цена на превръщането им доста ефективни варианти, съчетани с непретенциозни действия. Необходимият минимум, за да се направи колекционер със собствените си ръце, е на няколко метра тънка тръба (за предпочитане мед тънкостенни - може да се огъне с минимален радиус) и малка черна боя, най-малко битум лак. Огънете змийската тръба, ние рисуваме черна боя, място в слънчево място, свържете се с водната магистрала, а сега най-простият слънчев колектор е готов! В този случай, бобината може лесно да даде почти всякаква конфигурация и да използва всичко възможно най-много за колектора. Най-ефективната ипотека, която може да се прилага в занаятите и която също е много устойчива на високи температури и пряка слънчева светлина, е тънък слой от сажди. Въпреки това, сажди лесно се изтриват и измиват, защото за такова плетене на една кука, защитното стъкло и специалните мерки непременно ще трябва да предотвратят възможния конденз върху покритата повърхност на сажди.

Друго важно предимство на колекционерите е, че за разлика от слънчевите батерии, те могат да хванат и да се превръщат в топлина до 90% от слънчевата радиация върху тях, а в най-успешните случаи - и повече. Следователно не само в ясно време, но и с лека облачност на ефективността на колекционерите надвишава ефективността на фотоволтаичните батерии. Накрая, за разлика от фотоелектричните батерии, неравността на осветяването на повърхността не предизвиква непропорционално намаляване на ефективността на колектора - само общият (интегрален) радиационен поток е важен.

Недостатъци на слънчевите колектори

Но слънчевите колектори са по-чувствителни към времето от слънчевите панели. Дори в яркото слънце на свежия вятър е в състояние да намали ефективността на отоплението на отворения топлообменник много пъти. Защитното стъкло, разбира се, драматично намалява загубата на топлина от вятъра, но в случай на плътна облачност и е безсилен. В облачно ветровито време, практически няма смисъл от колектора, а слънчевата батерия е поне малко енергия и произвежда.

Сред другите недостатъци на слънчевите колектори, преди всичко, разпределят сезонността си. Има достатъчно къси пролет или есенни нощни студове, така че леденият нагревател, образуван в тръбите, създал опасността от разкъсването им. Разбира се, това може да бъде изключено, нагрявано със студени нощи "оранжерия" със змийски източник на топлина, но в този случай общата енергийна ефективност на колектора може лесно да стане отрицателна! Друг вариант е колекционер с двоен кръг с антифриз в външна верига - не изисква консумация на енергия за отопление, но тя ще бъде много по-сложна за еднократни версии с директно нагряване на вода както в производството, така и в експлоатацията. Въздушните структури по принцип не могат да бъдат замразени, но има и друг проблем - нисък специфична топлина въздух.

И все пак, може би основният недостатък на слънчевия колектор е, че то е точно отоплителното устройство и въпреки че промишленото произведено проби в отсъствието на топлинна парсинг може да загрява охлаждащата течност до 190..200 ° C, обикновено достигайки температурата рядко надвишава 60..80 ° С. Следователно, за да се използва екстрахираната топлина, за да се получат материал за материал от механична работа или електрическа енергия Много трудно. Наистина, дори и за работата на нискотемпературната парао-водна турбина (например, че в своето време съм описан от v.a.sysin) е необходимо да се задушава вода най-малко до 110 ° C! И директно под формата на топлина, енергията все още не се съхранява за дълго време и при температура по-малка от 100 ° C, обикновено е възможно само в гореща вода и домашно отопление. Въпреки това, като се вземат предвид ниската цена и лекотата на производство, това може да бъде доста достатъчно, за да се създаде свой собствен слънчев колектор.

В справедливостта трябва да се отбележи, че "нормалният" цикъл на топлинна машина може да бъде организиран при температури под 100 ° C - или ако точката на кипене е намалена, намалява налягането в изпариращата част чрез изпомпване на пара от там, или използване на течността, Точката на кипене на която се намира между температурното нагряване на слънчевия колектор и температурата на околната среда (оптимално 50..60 ° С). Вярно е, че мога да помня само една не екзотична и относително безопасна течност, повече или по-малко задоволителни тези условия е етилов алкохол, при нормални условия, кипене при 78 ° С. Очевидно в този случай ще бъде необходимо да се организира затворен цикъл, решаване на много свързани проблеми. В някои ситуации може да бъде обещава използването на външни отоплителни двигатели (хищни двигатели). Интересно В това отношение може да има полза от сплави с ефекта на паметта на формуляра, за който на този сайт е казано в статията IV Yegel - е достатъчно да работим с достатъчна температурна разлика в само A25-30 ° С.

Концентрация на слънчева енергия

Подобряването на ефективността на слънчевия колектор се състои главно в постоянно повишаване на температурата на нагрятата вода над точката на кипене. За тази цел концентрацията на слънчевата енергия обикновено се използва върху колектора при използване на огледала. Този принцип е, че в основата на повечето слънчеви електроцентрали, разликите се състоят само в количеството, конфигурацията и поставянето на огледала и колектор, както и в методите за управление на огледалото. В резултат на това, точката на фокусиране е напълно възможна за постигане на температура дори стотици, но в хиляди степени, - при такава температура вече може да има пряка топлинна експанзия на вода в водород и кислород (полученият водород може да бъде Бъдете изгорени през нощта и в облачни дни)!

За съжаление, ефективната работа на тази инсталация е невъзможна без сложна система за контрол на целите, която трябва да наблюдава постоянно променящото се положение на слънцето в небето. В противен случай, след няколко минути, точката на фокусиране ще напусне колектора, който в такива системи често има много малки размери, а нагряването на работната течност ще спре. Дори използването на параболоидни огледала решава проблема само частично - ако те периодично не се задействат след слънцето, след няколко часа няма да попаднат в купата си или ще светят само до ръба си - смисълът ще бъде малко.

Най-лесният начин да се концентрирате слънчевата енергия в условията на "домашните" е да поставите хоризонтално огледалото близо до колектора, така че по-голямата част от деня "слънчево зайче" падна на колектора. Интересен вариант е да се използва повърхността на специално създаден резервоар като такова огледало, особено ако не е обикновена вода, но "слънчевото езерце" (въпреки че не е лесно да се направи, а ефективността на отражение ще бъде много по-малка от това това на конвенционално огледало). Добър резултат Тя може да даде създаването на вертикални огледални главици (това не е много по-неприятно, но в някои случаи може да има проста обстановка на голямо огледало на следващата стена, ако образува вътрешен ъгъл с колектора, той Всичко зависи от конфигурацията и местоположението на сградата и колектора).

Пренасочването на слънчевата радиация с огледала може да подобри и генерира фотоволтаична батерия. Но в същото време отоплението му се увеличава и той може да донесе батерията. Ето защо, в този случай е необходимо да се ограничат относително малките печалби (за няколко десетки процента, но не понякога) и трябва внимателно да следите температурата на батерията, особено в горещи ясни дни! Това се дължи на опасността от прегряване, че някои производители на фотоволтаични батерии директно забраняват работата на техните продукти при повишено осветление, създадено от допълнителни отражатели.

Трансформация на слънчевата енергия в механична

Традиционните видове слънчеви инсталации не предполагат директно получаването на механична работа. Към слънчевия панел на фото преобразувателите е необходимо да се свържете електрически двигател и при използване на топлинен слънчев колектор, прегряти двойки (и за прегряване, едва ли е възможно да се прави без огледала, е необходимо да се прилага за пара турбина или към цилиндрите на парни двигатели. Колекционерите с относително ниско отопление могат да преобразуват топлина в механично движение по по-екзотични начини, например, с помощта на задвижващи механизми от сплави с ефект на паметта.

Въпреки това има и инсталации, включващи трансформацията на слънчевата топлина в механична работа, пряко поставена в техния дизайн. И размерите и силата на най-различните им са проектът на огромна слънчева кула в стотици метри и скромна слънчева помпа, която е мястото в района на страната.