Sončno sevanje - F9

SONČNO SEVANJEDorina SeverFizika energijskih virov, 25. 3. 2010

UVOD Fosilna goriva (premog, nafta, zemeljski plin) soakumulirana sončna energija Sončno sevanje povzroča nastanek vetrov in valov,energijo voda in biomaso

ZGODOVINA Sončno toploto so izkoriščali že v Mezopotamijiin stari grki Do 17. stoletja ni zanimanja za sončno sevanje Georg Louis Leclerc Buffon sestavil t.i. peč iz večogledal 18. stoletje – s pomočjo steklene škatle lahkosegrejemo njeno notranjost 1875 je August Mouchot postavil parne stroje nasončni pogon in patentiral prvi sončni kolektor 20. stoletje pa pomeni razmah zanimanja zaizkoriščanje sončnega sevanja.

PRENOS TOPLOTE S SEVANJEMc0 E = hν = hλ Planckov zakon:∂j=∂λ Wienov zakon:λmaxT = C 322πhc5λ exp( hckλT ) −1( ) 1C3 = 2897.8 µmK Stefanov zakonj = σT4j* = εσT4

SONCE Je rumena pritlikavka Srednja razdalja medSoncem in Zemljo je149.6*10^9 m Kemična sestavaSonca: H (60%), He(35%), 5% - O, Mg,Fe, Si, Na

ZLIVANJE V SONCU Sonce = ogromenfuzijski reaktor Kemijska reakcija123H +1H +He+H →1H →323HHe→He4++ β + νHe +21H

GEOMETRIJSKE RELACIJE MEDSONCEM IN ZEMLJODeklinacija:⎡ 2π⎡⎡ 2πδ = 23.44sin⎢⎢N− 82.3 + 1.93sin⎢N 4⎣365.25⎣⎣365.25⎤⎤⎤( − 2. ) ⎥⎦⎥⎥⎦⎦Enotski urni kot ω=15°Višina Sonca:sin α = sin φ sin δ +Azimut Sonca:sin φ =Zenitni kot:cosφcosδcosωcosδsin ωcosαcos z = sinα

SOLARNA KONSTANTA Določili so jo na osnovi merjenja spektrasončnega sevanja na zunanjem robu atmosfere– Abbot in JohnsonG⎛R⎜⎝ R⎞⎟⎠24 Sex= σT=SZ1367Wm2 Solarna konstanta podaja specifični sevalni tokna enoto površine, ki je pravokotna na smersončnih žarkov.

SPEKTER SONČNEGA SEVANJA Podoben spektru črnegatelesa pri 5800 KRazdelimo na1. UV sevanje2. Vidno svetlobo3. IR sevanjeSevanje na robuatmosfere in sevanjena zemeljskempovršju.AM=1cosz=1sin α

KOLIKO SEVANJA PRIDE DO NAS?42 Sevanje na površini Sonca: js ( rs) =σT= 64MWmPSali js( rs) =224πrsPS⎛ rs⎞2jat = = js⎜ ⎟ = 1,4 kW m Na robu atmosfere: 4 π r ⎝ r ⎠ Na poti skozi atmosfero se nekaj sevanjaabsorbira:⎛ x ⎞ ⎛ d ⎞j = j ⎜ − ⎟ j ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ α ⎠atexp⎜expx ⎟ =at ⎜ =0x0cos ⎟840W Tako do zemeljskega površja prispe lej ´ = j cosα= 300Wm2m2

DNEVNO IN LETNO OBSEVANJE

DNEVNO SONČNO SEVANJE POCELEM PLANETU

IZKORIŠČANJE SONČNEGA Za ogrevanje hiš –pasivni solarni sistemi Aktivni solarni sistemi Biomasa: sežig inpredelava v tekoča goriva(npr.: biodisel) Pretvarjanje v elektriko ssončnimi celicami Hidroelektrarne in vetrneelektrarneSEVANJA

MERILNIKI SONČNEGA SEVANJA Naprave s katerimi merimo gostoto močisončnega sevanja.Campbell-Stokesov Pirheliometer Piranometerheliograf

POVPREČNA ENERGIJSKA BILANCAZEMLJE

ENERGIJSKA BILANCA ZEMLJE,ATMOSFERE IN TAL Privzamemo model Zemlja-vesolje1 − a j0π Rz= 4εσTπRz ( )24 2T=⎛⎜⎝1( )41−a j4εσ0⎞⎟⎠ Če privzamemo a=0.35, ε=1, j=1367 W/m2 bibila temperatura Zemlje -23°C

ENERGIJSKA BILANCA ZEMLJE,ATMOSFERE IN TAL Ozračje – vesolje: Ozračje – tla: Sevanje ozračja:j0( 1−a) = 4( ( 1−ε ) j tal+ j ozr)( 1−a) j0 + 4 j ozr= 4 jtalεj = 2talj ozr44 Z upoštevanjem Stefana: εσ Ttal= 2εσTozroziromaTtal ≈ 1. 19T ozr

PRIHODNOST

LITERATURAHsieh, Jui Sheng: Solar Energy Engineering, Prentice-Hall, Inc, New Jersey 1986Medved, Sašo: Varstvo okolja in obnovljivi viri energije, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo,Ljubljana 2000Meinel, Aden B.: Applied Solar Energy, tretji ponatis, Addison-Wesley Publishing Company, Inc, Arizona 1977Rakovec, Jože: Osnove meteorologije za naravoslovce in tehnike, 2. popravljena izdaja, DMFA – založništvo,Ljubljana 2000Tiwari, G. N.; Renewable Energy Resources, Basic Principles and Applications, Alpha Science InternationalLtd., Harrow, 2005http://www.fiz.uni-lj.si/venera2004/kratki_povzetki/slike/vt2004-if1-fig1.jpg fig1.jpg (13. 3. 2010)http://www.arcetri.astro.it/~palla/ANDREAIMMAGINI/sun/x-ray_sun.jpg ray_sun.jpg (13. 3. 2010) http://en.wikipedia.org/wiki/Sunlight (13. 3.2010) http://bouman.chem.georgetown.edu/S02/lect23/Solar_Spectrum.png (13. 3. 2010)http://www.fmf.uni-lj.si/~seliger/toplota.pdf (13. 3. 2010) http://sl.wikipedia.org/wiki/Wienov_zakon (13. 3. 2010) http://en.wikipedia.org/wiki/Black_body (13. 3. 2010) http://www2.arnes.si/~rmurko2/SLIKE/URE_SONCA_NA_LETO.GIF (17. 3. 2010) http://www.eihp.hr/images/heliograf.gif (19. 3. 2010) http://www.oksolar.com/abctech/images/world_solar_radiation_large.gif (19. 3. 2010) http://images.google.si/imgres?imgurl=http://www.oksolar.com/abctech/images/world_solar_radiation_large.gif&imgrefurl=http://www.oksolar.com/abctech/solar-radiation.htm&usg=__pcZfSsQRmDNjAd7mQSFDcWC_pnQ=&h=395&w=715&sz=72&hl=sl&start=1&um=1&itbs=1&tbnid=hR5nZAOteNmYDM:&tbnh=77&tbnw=140&prev=/images%3Fq%3Dsolar%2Bradiation%26um%3D1%26hl%3Dsl%26tbs%3Disch:1 (19. 3. 2010) http://atropos.as.arizona.edu/aiz/teaching/a250/pp.html (23. 3. 2010)