Солнце дает в 10 больше энергии, чем думают многие
Совершенно неожиданно для себя, вчера столкнулся с заблуждением в вопросе солнечной энергетики. Один красноречивый джентльмен во время оживленной дискуссии по поводу заявленных характеристик солнечного био-вегетария «поправил» меня, заявив, что Солнце дает лишь 100 вт. энергии на 1 кв. метр поверхности Земли. Еще более удивительным оказалось то, что другие участники дискуссии смутились, выказав свое незнание в этом вопросе: они не могли принять ничью сторону. Мне пришлось обратиться к справочникам, чтобы они убедились, что Солнце дает Земле энергии на целый порядок больше. В силу того, что солнечный био-вегетарий в основном использует солнечную энергию и, в первую очередь, на этом строится его «зелёная» энергетика, ниже привожу основные характеристики солнечного света.
[Spoiler (click to open)]
Освещенность (усредненная мощность солнечного излучения, измеренная в верхней атмосфере Земли перпендикулярно солнечным лучам): 1366 Вт на квадратный метр (или 1361, в соответствии с НАСА). Этот показатель называется «солнечная постоянная».
«Стандартное солнце» (пиковая мощность излучения, которая достигает поверхности Земли на уровне моря в районе экватора в безоблачный полдень): 1000 Вт/м2, или 1 кВт/м2. Максимально 1020 Вт/м2.
Интенсивность. В средних широтах в дневное время летнее значение потока солнечного излучения достигает 800 Вт/м2, снижаясь зимой до 250-300 Вт/м2. Разумеется, ночью этот показатель равен нулю.
Все цифры приведены для поверхностей, оптимально расположенных относительно солнца (перпендикулярно лучам) в соответствии с широтой. Для горизонтальных поверхностей вы получите меньше солнечного света: чем дальше от экватора, тем ниже плотность солнечной энергии.
Инсоляция (среднее количество часов «стандартного солнца» на протяжении суток): от 4-5 солнечных часов в средней полосе, до 5-7 часов на юге. Инсоляция часто указывается в кВт·ч, численно вытекая из значения «стандартного солнца» в 1 кВт.
Солнечная мощность, усредненная за весь день: Wattsaverag = (энергия за день)/24. Для инсоляции в 5 кВт·ч мощность, усредненная за весь день - 5000 Вт/24 = 208 Вт/м2. Обратите внимание на этот расчет. Из него видно, что солнечной энергии в пасмурные и холодные, зимние дни явно не хватает, поэтому даже солнечному био-вегетарию требуется резервные источники энергии.
До Земли доходит: ультрафиолетовое излучение 9%, видимое излучение 45 %, инфракрасное (тепловое) излучение 46 % интенсивности. Причины ослабления солнечного света в атмосфере: инфракрасное излучение поглощается парами воды, ультрафиолетовое - озоном, видимое излучение - молекулами газов, пыли, аэрозолями (включая облака).