Saulės spinduliuotės ir jos kitimo vasarą ir žiemą supratimas yra būtinas norint įvertinti jos poveikį Žemės klimatui ir energetikos sistemų, ypač saulės baterijų, efektyvumui. Kiekvienais metais keičiasi metų laikai, skiriasi šviesos lygis, saulės spindulių intensyvumas ir temperatūra, o tai tiesiogiai veikia gaunamos ir sunaudojamos energijos kiekį tiek klimato, tiek buitinių ir verslo įmonių energijos suvartojimo požiūriu.
Šių pokyčių poveikis neapsiriboja vien elektros energijos gamybos rodikliais: jie veikia atmosferos šiluminę pusiausvyrą, vandens ciklus, žemės ūkį ir žmonių sveikatą. Be to, supratimas, kaip saulės spinduliuotė elgiasi kiekvienu metų laiku, leidžia optimizuoti fotovoltinius įrenginius, laikytis geresnių apsaugos nuo saulės įpročių ir numatyti energijos bei klimato pokyčius.
Kodėl saulės spinduliuotė kinta ištisus metus?
Saulės spinduliuotė, pasiekianti Žemės paviršių, laikui bėgant nekinta, bet svyruoja priklausomai nuo metų laiko ir planetos padėties. Šis kintamumas daugiausia susijęs su žemės ašies polinkis Žemės orbitos aplink Saulę atžvilgiu. Kai Šiaurės pusrutulis yra pakreiptas link Saulės (apie birželį), jis daugiau valandų gauna tiesioginių saulės spindulių, todėl būna vasara. Tačiau žiemą pakrypimas yra priešingas, ir saulė atrodo žemiau horizonte, todėl dienos šviesos valandų yra mažiau, o saulės spinduliuotė silpnesnė.
Ne tai, kad planeta vasarą ar žiemą būtų daug arčiau ar toliau nuo Saulės., kaip kartais manoma, tačiau keičiasi saulės spindulių orientacija ir taip paveikia šilumos smūgio intensyvumas ir trukmėŠis reiškinys paaiškina temperatūros, šviesos ir šilumos skirtumus skirtingais metų laikais.
Saulės spinduliuotės charakteristikos vasarą ir žiemą
La saulės spinduliuotė vasarą Paprastai jis būna intensyvesnis, saulės spinduliams krintant statmenai ir tiesiai į paviršių. Tai reiškia daugiau dienos šviesos valandų, aukštesnę temperatūrą ir didesnį bendrą radiacijos kiekį kvadratiniame metre. žiemą, saulės spinduliai krinta įstrižesniu kampu, prasiskverbia pro didesnę atmosferos dalį ir išskiria mažiau šilumos bei energijos, todėl dienos trumpėja.
Be to, saulės takas kinta, žiemos horizonte būna daug žemiau, o tai daro įtaką saulės šviesos trukmė ir Žemės paviršiaus sugeriamo radiacijos kiekioRezultatas – ryškus vasaros ir žiemos skirtumas radiacijos ir temperatūros atžvilgiu.
Saulės spinduliuotę ir jos naudojimą įtakojantys veiksniai
- Dienos šviesos valandos: Vasarą dienos gali trukti ilgiau nei 15 valandų, o žiemą – vos 8–10 valandų, priklausomai nuo platumos.
- Saulės spindulių posvyris: Spindulių statmenumas vasarą skatina didesnį energijos absorbavimą, o polinkis žiemą sumažina intensyvumą.
- Oro sąlygos: Debesų, rūko, lietaus ar sniego buvimas gali žymiai sumažinti tiesioginę spinduliuotę ir skatinti šviesos sklaidą, o tai turi įtakos gaunamai energijai.
- Aplinkos temperatūra: Nors atrodo prieštaringai, Fotovoltinės saulės baterijos veikia efektyviau esant žemai temperatūrai, nes per didelė šiluma gali sumažinti puslaidininkinių medžiagų eksploatacines savybes.
- Geografinė vieta: Platumos, esančios arčiau pusiaujo, gauna didesnę metinę radiaciją, tačiau įtakos turi ir aukštis virš jūros lygio bei vietos klimatas.
Poveikis saulės baterijų efektyvumui ir energiniam naudingumui
Tai mitas, kad saulės baterijos gerai veikia tik vasarą.Iš tikrųjų jo veikimas priklauso nuo gauta saulės spinduliuotė o ne nuo aplinkos šilumos. Fotovoltiniai moduliai gali gaminti energiją net šalčiausiais mėnesiais, jei tik yra saulės šviesos, nors bendra gamyba sumažėja dėl trumpesnės saulėtos dienos.
En vasaradidesnis spinduliuotės intensyvumas ir trukmė palengvina didesnė energijos gamyba, nors aukšta temperatūra gali šiek tiek sumažinti efektyvumą: kiekvienam laipsniui, kai skydelio temperatūra viršija 25 °C, jo našumas gali sumažėti iki 0,44 %. Tačiau ilgos dienos kompensuoja šį nuostolį.
Priešingai, žiemąNors dienos šviesos valandų yra mažiau ir didesnė debesuotumo tikimybė, žema temperatūra palanki saulės moduliams veikti su didesnis efektyvumas vienam šviesos vienetui užfiksuota. Net ir esant mažesniam dienos šviesos kiekiui, turima energija panaudojama geriau.
Faktiniai energijos gamybos duomenys: sezoninis palyginimas
Šiems skirtumams iliustruoti galima analizuoti realius fotovoltinių įrenginių, tokių kaip užfiksuotas Almerijoje, duomenis, kur 5,20 kWp (kilovatų piko) sistema nuo 2022 m. gruodžio mėn. iki 2023 m. lapkričio mėn. parodė tokius metinius gamybos rodiklius:
| ŠMM | GAMYBA (kWh) |
|---|---|
| gruodis 2022 | 425,13 |
| Sausis 2023 | 581,24 |
| Vasaris 2023 | 512,33 |
| March 2023 | 865,90 |
| Balandis 2023 | 905,34 |
| Gegužės 2023 | 791,91 |
| Birželis 2023 | 856,43 |
| liepa 2023 | 835,15 |
| Rugpjūtis 2023 | 804,55 |
| Rugsėjo 2023 | 672,76 |
| Spalio 2023 | 648,15 |
| Lapkritis 2023 | 506,99 |
Kaip matyti, Energijos gamyba gerokai padidėja nuo kovo iki rugpjūčio, sutampa su pavasariu ir vasara, o žiemos mėnesiais skaičiai yra gerokai mažesni.
| SEZONAS | GAMYBA (kWh) |
|---|---|
| primavera | 2.563,15 |
| Verano | 2.496,13 |
| Ruduo | 1.827,90 |
| invierno | 1.518,70 |
Įdomu tai, kad nors vasara ir pavasaris pirmauja energijos gamybos srityje, Plokščių efektyvumas šaltaisiais mėnesiais gali būti didesnis, nes jos nepatiria šiluminių nuostolių ir turi stabilesnes sąlygas elektroninėms medžiagoms.
Saulės baterijų veikimas ir efektyvumas žiemą
Priešingai nei daugelis gali manyti, žiema nėra mažos saulės energijos gamybos ar neefektyvumo sinonimas.Nors saulėtų valandų yra mažiau ir daugiau debesų ar rūko, fotovoltinės plokštės yra sukurtos taip, kad išnaudotų tiek tiesioginė ir išsklaidyta šviesa, gaminant elektrą net ir debesuotomis dienomis.
Iš tiesų, žema temperatūra gali būti sąjungininkė: Saulės baterijų puslaidininkinės medžiagos geriausiai veikia šaltu oru., leidžiančią efektyviau paversti saulės šviesą elektra. Kita vertus, per didelis karštis gali sumažinti modulių našumą ir sutrumpinti jų tarnavimo laiką.
Sningant, jei plokštės švarios ir skaidrios, jos netgi gali gauti atspindėtą šviesą, šiek tiek padidindamos saulės energijos gavimą.
Efektyvumo palyginimas: vasara ir žiema
Jei lygintume konkretaus įrenginio energijos gamybą, žiemą paprastai pagaminama nuo 20 % iki 60 % dienos ar sezono, kai saulės spinduliuotė yra maksimali, energijos.Konkretus atvejis priklauso nuo geografinės padėties, plokščių polinkio ir oro sąlygų.
Pavyzdžiui, pietų Ispanijoje įrenginys žiemą gali pagaminti apie 60 % pavasarį arba vasarą pagamintos energijos, o šiauresnėse arba debesuotose vietose šis procentas gali sumažėti.
Be to, Žiemą gaunamos šviesos vieneto efektyvumas gali būti dar didesnis dėl žemesnės aplinkos temperatūros, kuri optimizuoja puslaidininkių elgseną ir sumažina šilumos nuostolius.
Orientacijos, pakreipimo ir išlaikymo vaidmuo
Teisingas saulės baterijų orientacijos ir pasvirimo reguliavimas yra labai svarbus norint maksimaliai padidinti spinduliuotės panaudojimą abiem metų laikais.Žiemą patartina padidinti pakreipimą, kad geriau užfiksuotų žemiau horizonto esančius saulės spindulius.
El reguliari priežiūra Lygiai taip pat svarbu: susikaupęs sniegas, dulkės ar nešvarumai gali sumažinti gamybą iki 6,5 %. Todėl valymas po nepalankių oro sąlygų yra būtinas, kad plokštės veiktų kuo geriau.
Technologiniai sprendimai ir strategijos, skirtos optimizuoti našumą
- Bifacialinės plokštės: Jie pasinaudoja sniego ar aplinkos atspindėta šviesa, padidindami gaudymą nepalankiomis sąlygomis.
- Saulės stebėjimo sistemos: Jie leidžia reguliuoti plokščių orientaciją visą dieną ir metus, taip maksimaliai padidinant radiacijos poveikį.
- Energijos kaupimo sistemos: Jie kaupia energiją, susidarančią per maksimaliai saulės šviesai skirtas valandas, kad galėtų ją panaudoti vėliau, ypač naudinga žiemą ir debesuotomis dienomis.
- Automatinis patikrinimas ir valymas: Palengvina sniego ar purvo pašalinimą be papildomos rizikos ar pastangų.
Klimatas, saulės spinduliuotė ir jų poveikis visuomenei bei aplinkai
Saulės spinduliuotė veikia ne tik elektros energijos gamybą, bet ir yra pagrindinis veiksnys, lemiantis pasaulinį klimatą, žemės ūkio ciklus ir žmonių sveikatą.Didesnė spinduliuotė reiškia daugiau garavimo, debesų susidarymo ir oro reiškinių, o mėnesiai su mažu saulės šviesos kiekiu gali lemti atšiauresnes žiemas ir didesnį šildymo poreikį.
La ilgalaikis intensyvios saulės spinduliuotės poveikis Tai taip pat gali būti kenksminga odai, padidinant nudegimų saulėje, odos senėjimo ir melanomos riziką. Dėl šios priežasties būtina naudoti apsaugos nuo saulės priemones ištisus metus, nes UV, UVA, infraraudonieji ir matomi spinduliai veikia dermą net žiemą.
Mitai ir tiesa apie saulės spindulius žiemą
Paplito klaidingas įsitikinimas, kad žiemą dingsta saulės spinduliuotė arba kad saulės baterijos nustoja efektyviai veikti.Nors intensyvumas mažėja, o dienos trumpėja, visada yra energijos, kurią galima surinkti ir paversti.
Kita realybė yra ta, kad Sniegas ir lietus gali padėti išvalyti plokštes, pagerinant jų efektyvumą, nors jos taip pat gali laikinai užstoti šviesą, jei kaupiasi ant plokščių. Dauguma šiuolaikinių įrenginių yra suprojektuoti su pakankamu nuolydžiu, kad sniegas galėtų lengvai nuslysti ir būtų atlaikytos nepalankios oro sąlygos.
Raktai, padėsiantys išlaikyti aukštą saulės energijos našumą ištisus metus
- Periodiškai tikrinkite plokščių būklę ir švarą.
- Pritaikykite nuolydį pagal metų laiką ir geografinę vietą.
- Rinkitės medžiagas ir technologijas, kurios yra atsparios ekstremalioms temperatūroms ir oro sąlygoms.
- Stebėkite gamybą ir greitai išspręskite bet kokias problemas, kad išvengtumėte energijos nuostolių.
Kintamos saulės spinduliuotės poveikis klimatui ir energijai
Saulės spinduliuotės patekimo į Žemę nevienodumas yra esminis dalykas norint suprasti klimato modelius.Metų laikų kaita, vėjai, lietūs ir sausros yra glaudžiai susiję su saulės ciklu ir gaunamos energijos kiekiu.
Be to, energijos sistemos, kurios panaudoja šią spinduliuotę, pavyzdžiui, saulės baterijos, vaidina vis svarbesnį vaidmenį pereinant prie tvarių modelių, mažinant išmetamųjų teršalų kiekį ir priklausomybę nuo iškastinio kuro.
Saulės spinduliuotė su sezoniniais svyravimais ne tik lemia fotovoltinių įrenginių efektyvumą, bet ir formuoja mūsų klimatą, papročius, ekosistemų ir visuomenės gerovę. Investavimas į žinias, prevenciją ir technologijas yra geriausias būdas maksimaliai padidinti jų naudą ir užkirsti kelią rizikai. kiekvienu metų laiku.