Albedo

AlbedoReflektovanje (ili rasejanje) incidentne svetlosti od površine naziva se albedo (skraćenica od latinske reč “albēdō “ ili „albusšto znači belina). Odnosi se na procenat zračenja koji se od Zemljine atmosfere i površine reflektuje nazad u svemir, uzima vrednosti od 0 (crne površine koje ništa ne reflektuju) do 1 (bele površine koje svo zračenje reflektuju); tipične vrednosti su od 4% do 26%.

Prosečna godišnja vrednost reflektovane solarne energije planete Zemlje iznosi 0.29-0.31 (ili 29%-31%), dok se najčešće za lokalne slučajeve kreće u opsegu 0.10-0.40. Obeležava se sa A, α, ρSW, ρ, dok se određuje odnosom odbijenog i dospelog inteziteta svetlosti-solarne energije:

Настави са читањем „Albedo“

Solarni uglovi 1. deo

Kretanje planete Zemlje oko svoje ose (rotacija) i oko Sunca (revolucija) uzrokuje da se intenzitet insolacije menja kako u toku dana tako i u toku godine. Sam položaj ose rotacije u odnosu na ekvatorijalnu ravan obezbeđuje dodatno ciklično smenjivanje snage zračenja. Ako se na to doda da površina sa koje se prima svetlosna energija nije uvek horizontalna, to se koordinatni sistem usložnjava a time i matematički opis. Da bi se bolje razumeo uticaj položaja solarnog panela najpre je potrebno definisati uglove u sfernom koordinatnom sistemu, uz slikovit prikaz njihove pozicije. Настави са читањем „Solarni uglovi 1. deo“

Merni instrumenti zračenja Sunca i Zemlje

Kao potreba jasnog i preciznog opisa uslova u kojima se planiraju i implementiraju solarni paneli javlja se poznavanje inteziteta i vreme trajanja Sunčeve insolacije (ukupne i difuzne). U okviru meteorologije razvila se naučna disciplina aktinometrija koja se “bavi izučavanjem Sunčevog, Zemljinog i drugog zračenja u atmosferi”. Da bi se dobilo što više podataka razvijeni razni merni instrumenti. Od davnina je pokušavano izmeriti količinu svetlosti koja pada na površinu Zemlje, a jedna od najstarijih jeste metoda toplotne konverzije svetlosti. Instrument koji vrši takva merenja jeste aktinometar, mada mnogi merni uređaji solarnog zračenja se nazivaju ovim imenom. Na sajtu Wikipedia (http://sr.wikipedia.org/sr/Aktinometrija) navedene su vrste instrumenata i njihova namena: Настави са читањем „Merni instrumenti zračenja Sunca i Zemlje“

Vremenske zone i lokalno solarno vreme

Lokalno vreme Radi preciznijeg određivanja ugla sata koji figuriše u jednačinama za azimut i elongaciju potrebno je znati i lokalno vreme posmatrane tačke. Međutim, u širokoj upotrbi je vreme koje je vezano za ceo jedan meridijanski pojas ili časovna zona, karakteriše se svojim geografskim granicama važenja-graničnim meridijanima. Kako planeta Zemlja se obrne oko svoje ose za 24 sata to je i njena površina podeljena na isti taj broj vremenskih zona, tj. časovnih zona. Svakoj zoni odgovara 15o geografske dužine, slika 1. Sama ideja podele planete realizovana je na međunarodnoj konferenciji u Vašingtonu 1884 godine, a kao početni meridijan (0o geografske dužine) uzet je meridijan koji prolazi kroz astronomsku opservatoriju u Griniču kod Londona. Zato se često koristi i pojam srednje vreme po Griniču, GMT. Sve ostale vremenske zone se koordinišu u odnosu na ovu počednu (Coordinated Universal Time – UTC). Настави са читањем „Vremenske zone i lokalno solarno vreme“

Globalno Sunčevo zračenje – 1. deo

Globalno zracenje sunca Svetlost, tj. elektromagnetno zračenje koje dospeva na površinu Zemlje se delimično apsorbuje na površini, dok drugi deo se reflektuje nazad u atmosferu. Dolazna svetlost pored komponente koja direktno potiče od Sunca (to znači da svetlost nije nailazila na prepreke, pravac direktnog zračenja se može odrediti na svakoj tački Zemljine površine), postoji i deo svetlosti koji se zbog čestica u samoj atmosferi (npr. oblaci, prašina, smog i druge aerosoli) difuzno prelama te na taj način menja spektralnu raspodelu incidentne svetlosti. Pored toga i sama planeta Zemlja zrači elektromagnetno zračenje, slika 1. Ukupno ili totalno zračenje koje pada na ravnu horizontalnu površinu naziva se globalno zračenje. Настави са читањем „Globalno Sunčevo zračenje – 1. deo“

1976 U.S. Standard Atmosfere

Rad Odbora za dužine na standardu atmosphere (COESA), osnovan 1953 god., objavio je nekoliko standarda atmosfere nadmorske visine, verzije: 1958, 1962, 1966  i 1976 (“U.S. Standard Atmosphere”). Standard atmosfere predstavlja hipotetičku vertikalnu raspodelu temperature, pritiska, gustine, koji uz međunarodnu saglasnost  postao reprezentativni model atmosfere za kalibraciju pritiska po nadmorskoj visini, podešavanje parametara letelica (aviona, raketa, projektila,…), izradi balističkih karti,…. Same vrednosti su aproksimacije srednje godišnjeg stanja atmosfere na srednjoj geografskoj širini. Настави са читањем „1976 U.S. Standard Atmosfere“

Standardi incidentnog solarnog zračenja

Standardi zracenjaKako je u bilo kojoj oblasti potrebno usaglasiti standarde ispitivanja proizvoda i na taj način jasno definisati kvalitet istog, to se i u industriji solarnih panela zahtevalo jasno pozicioniranje intenziteta svetlosti i njene spektralne  raspodele radi preciziranja standarda ulova testiranja solarnih panela („Standard Test Conditions“ (STC)).

Razlog više leži u činjenici da je samo tako jasno definisane pobude i dobijene snage  zračenja Sunca moguće uspostaviti zajedničku karakterizaciju u mnoštvu tehnologija solarnih ćelija i njihovoj nameni (bilo da se radi o grid-tie ili off-grid sistemima). Sa druge strane napraviti etalon solarne ćelije i držati ga u izuzedno zahtevnim uslovima bilo bi jako skupo.

Zato su, kao prve korake u sistematizaciji pobude, SAD pokrenule izrade standarda koji su se vremenom menjali,  dorađivali, sistematizovali. Zračenje Sunce je uzeto kao izvor referntnog jedinstvenog zračenja. Настави са читањем „Standardi incidentnog solarnog zračenja“

Solarna konstanta

Solarna konstanta intro Zračenje Sunca, tj. energija koja dospe na obod atmosfere Zemlje, normalno na jedinicu površine, na srednjem rastojanju Zemlje od Sunca (jedna astronomska jedinica, tj 1AU ili 149.597.870 km), u jedinici vremena, zove se Solarna konstanta S0.

Pored vidljive svetlosti (0.39μm-0.75 μm), spektralna raspodela ekstraterestričnog zračenja obuhvata ultravioletno zračenje (0.1μm-0.38μm) i infracrveno zračenje (0.75μm-1mm). Prosečna vrednost solarne konstante za period od jedne godine specificirana je 1982 god. od strane Svetske meteorološke organizacije i iznosi 1367W/m2(AM0).

Inače, solarno zračenje van atmosfere zove se ekstraterestrično zračenje. Iako se govori o konstantnoj vrednosti, kod insolacije površine potrebno je uzeti u obzir tri faktora koji utiču na njenu vrednost: geografska širina, datum u godini, doba dana; a kao sekundarni faktori mogu se navesti: Intenzitet Sunčeve aktivnosti (sa periodom od 10.7-11.2god.), ciklusi u kretanju planete Zemlje oko Sunca (teorijsko objašnjenje dao Milutin Milanković). Prema tome, prispela solarna energija na spoljašnju površinu atmosfere Zemlje nije konstantna u toku godine. Настави са читањем „Solarna konstanta“

Kretanje Zemlje

The Earth seen from Apollo 17Kretanje planete Zemlje poseduje dve komponente: Rotaciju oko sopstvene ose (ili „spin“ Zemlje) i kružno kretanje oko Sunca, tj. revolucija Zemlje.

Zemlja rotira od zapada prema istoku, međutim, vreme trajanja rotacije se određuje na osnovu zvezda a ne u odnosu na Sunce, tj. na osnovu zvezdanog dana („sidereal day“), gde je referenca položaj zvezda. Razlog je u samoj revoluciji Zemlje kada se svaki dan Zemlja zaokrene za oko 1o. Zvezdani dan traje 23h 56min i 4.09 s, pri črmu planeta Zemlja napravi 2π rad (posmatrano iz tačke prolećne ravnodnevice); ako se posmatra solarni dan („solar day“ – dužinu vremena koje protekne između trenutaka kada Sunce dostiže svoju najvišu tačku na nebu dva puta uzastopno; kraće se naziva dan ili kada Zemlja izvrši potpunu rotaciju u odnosu na Sunce kada se ono vrati na isti polazni meridijan) trajanje je 24h pri čemu Zemlja ugaono pređe 360.986o (razlog zašto nije samo 360 stepeni leži u kretanju planete Zemlje oko Sunca). Dakle, razlika je 3.93 min. Настави са читањем „Kretanje Zemlje“

Iradijacija i insolacija

SolarGIS Solar map EuropeIradijacija i insolacija se često smatraju terminima istog pojma, direktno u funkciji energije Sunca, ali ipak postoji razlika. Ona proizilazi iz uopštenosti iradijacije u odnosu na insolaciju.

Totalna iradijacija se definiše kao količina dolazne zračene energije od strane bilo kog izvora i bilo kojih talasnih dužina, ne samo vidljive svetlosti (vidljiva svetlost predstavlja samo deo spektra elektromagnetnog uračenja), koja u jedinici vremena padne normalno na jedinicu površine. Kada se odnosi na zračenje Sunca zove se solarna iradijacija ili insolacija. Настави са читањем „Iradijacija i insolacija“

Zračenje Sunca 2. deo

Ekstraterestrično zračenje može kada dođe na površinu atmosfere da apsorbuje, odbije ili transmituje kroz atmosferu. Šta će se desiti zavisi od fizičkih parametara medijuma kao i njihove raspodele, od talasne dužine incidentne-dolazne svetlosti, ugla pod kojim pada na površinu. Transmisijom se menja brzina i talasna dužina talasa ali frekvencija ne. Kod refleksije razlikujemo ugaona refleksija i refleksija rasejanja zraka u svim pravcima slika 4. U prvom slučaju (reflection) poznat je ugao refleksije-odbijanja svetlosti (jednak upadnom) dok u drugom slučaju („scattering„) se radi o mnogim uglovima odbijanja. Ali se ne menja ni talasna dužina ni brzina zračenja jer ne prolazi kroz medijum. Apsorpcijom se čini medijum neproziran za datu talasnu dužinu. Sama apsorpcija praćena je ponovnom radijacijom i povećanjem temperature atmosfere.

Slika 4

Настави са читањем „Zračenje Sunca 2. deo“

Zračenje Sunca

Sunce kao najbliža zvezda ozračuje površinu planete Zemlje ogromnom količinom sunčeve ili drugačije rečeno solarne energije, odgovorna za sva kretanja materije i energije na našoj planeti. Zato je poznavanje strukture zračenja (iradijacije) jako bitno u cilju razumevanja tog kretanja.

Temperatura Sunca na površini je oko 5778K, pri čemu se izrače talasi od gama do radio spektra. 99% zračenja spada u opseg 0.2-5.6um, 80% u 0.4-1.5um a maksimum je na 0.48um. Zračenje sa Zemlje je 160.000 puta manje po intenzitetu od Sunčevog i spada u oblast infracrvenog zračenja u opsegu 4-25um sa maksimumom na 9.7um. Dakle, najveći izvor zračenja za planetu Zemlju jeste Sunce, pri čemu se direktno dolazno zračenje sa Sunca na površinu Zemlje zove direktna solarna iradijacija. Zračenje koje dolazi do spoljnih ivica atmosfere zove se ekstraterestrično zračenje. Njegova spektralna raspodela data je na slici 1.

Настави са читањем „Zračenje Sunca“