Solarna energija

UVOd

Izvor solarne energije za Zemlju je naša najbliža zvezda, Sunce. U jezgru Sunca se odvija proces nuklearne fuzije koji proizvodi temperature od oko 107 oC (deset miliona oC) i interni radijacioni fluks (u daljem tekstu fluks zračenja) raznovrsnog spektra. Do trenutka kada zračenje jezgra Sunca dođe do površine, temperatura je 6.000 oC sa veoma konstantnim zračenjem koji se distribuira u spoljni svemir česticama/talasima fotonima.
Ukupni fluks zračenja koji stiže do Zemlje u toku godine varira ne više od ±4% zbog eliptične orbitale po kojoj je Zemlja okreće oko Sunca a uz to zračenje varira još dodatnih ±0,3% u zavisnosti od pomeranja sunčevih pega.
Sunčev spektar je podeljen u tri sektora: ultraljubičasto zračenje (talasne dužine λ od manje od 0,4 μm koji čini 5% zračenja), vidljivo zračenje (λ između 0,4 i 0,7 μm koji čini 43% zračenja) i infracrveno zračenje (λ veće od 0,7 μm i koji čini 52% zračenja).
Sa spektralnom distribucijom u svemiru na udaljenosti Zemlje od Sunca moguće je dobiti solarnu konstantu od G0=1367±2 W m-2. Ipak, ako se uzme u obzir činjenica da Zemlja ima atmosferu, oblake, prašinu i druge objekte, realna solarna konstanta je oko 1,0 kW m-2 (Sørensen 2003). Zemljina atmosfera se u normalnim uslovima ne pregreva zbog toga što je ona u ravnoteži sa sunčevim zračenjem, to jest koliko sunčevog zračenja dospe na Zemlji toliko zemljinog zračenja ode u svemir (ovo je poremetio čovek velikim emisijama ugljen dioskida i ostalih gasova koji stvaraju efekat staklene bašte). Ukupna solarna energija koja dospe na Zemlji je oko 1,1×1018 kWh/god, dok je potreba za električnom energijom oko 2×1013 kWh/god što znači da bi pokrivanje samo 0,00009% teritorije Zemlje solarnim pločama za proizvodnju struje rešilo problem snabdevanja električnom energijom celog čovečanstva.
Dnevna količina sunčevog zračenja na određenoj lokaciji može biti merena na različite načine, ali je najpopularniji način merenje dnevne insolacije H (Sørensen 2003) –

gde je Gh varijacija zračenja po satu (kW m-2) a t je vreme tokom dana (h). Računanje Gh u danu bez oblaka se obavlja po sledećoj jednačini –

gde je t’ vreme u minutima nakon izlaska Sunca a N je dužina dana. Ubacivanjem ovih podataka u prethodni integral za određenu dužinu dana dobija se –