2
1. Увод
Основни облици енергије који омогућавају функционисање данашње цивилизације
су углавном топлотна и електрична енергија, која се у другим технолошким процесима
може превести у друге облике енергије применом одређених претварача (конвектора).
Топлота и струја данас се углавном добијају из необновљивих извора енергије.
Под појмом необновљивих извора енергије се подразумевају сви потенцијални
носиоци вида енергије која је створена али се не може обновити за сада. Такви енергетски
носиоци су фосилна горива: угаљ, нафта и нафтни производи (деривати), природни гас и
фосилна (нуклеарна) горива. Проблеми са необновљивим изворима енергије су први по
количини и дистрибуцији. Фосилна горива су ограничена и брзо нестају, а због
концентрације енергетских ресурса у само неколико подручја у свету, употреба
необновљивих горива створила је систем међузависности тако да су државе зависне од
увоза фосилних горива у подређеним положајима. Други проблем је загађење животне
средине. Сагоревање фосилних горива, посебно она која се заснивају на нафти и угљу, су
највероватнији узрок глобалног загреавања, дакле стварају тзв. ефекат стаклене баште
због емисије угљен-диоксида, сумпора и једињења азота. Промена климатских услова је
једна од најозбиљнијих опасности за еколошки систем Земље због свог утицаја на
производњу хране. С друге стране, примена нуклеарне енергије је условно чиста
технологија, али у случају катастрофе може доћи до екстремно великог загађења с
огромним последицама на човека и околину. Такође, велики проблем представља проблем
одлагања радиоактивног отпада. Иако је практично немогуће искључити необновљиве
изворе енергије, обновљиви извори енергије могу значајно смањити емисију гасова
стаклене баште.
Обновљиви извори енергије представљају неисцрпни природни извор енергије који
се налази свуда око нас. Израз ,,обновљиви извори енергије” означава изворе енергије који
су у природи и обновљени су у целости или делимично. На пример, за Републику Србију
дистрибуција обновљивих извора енергије је следећа:
- био-обновљиви извори (биомаса) (63%),
- енергија малих водотокова, (10%),
- енергија ветра, (5%),
- соларна енергија, (17%),
- геотермална енергија. (~ 5%).
1
1
Интернет извор:
http://www.cnti.info/energija/page2.html
4
Температура у средишту, није температура која одређује електромагнетска својства
Сунчевог зрачења, јер зрачење из унутрашњости у великом делу апсорбује слој јона близу
површине. Спектар Сунчевог зрачења приближно одговара спектру црног тела на
температури од 5.760 К. Стога се температура од 5.760 К може узети као ефективна
температура Сунчеве површине. Помоћу ње је применом Планковог закона, могуће
прорачунати енергетски спектар Сунчевог зрачења. Снага зрачења са површине Сунца
износи око 9,5 x 1.025 W и то се зрачење састоји од различитих таласних дужина. Спектар
електромагнетног Сунчевог зрачења састоји се од ултраљубичастог, видљивог и
инфрацрвеног дела. Ултраљубичасти део носи око 9%, видљиви око 41,5% и инфрацрвени
око 49,5% укупне енергије Сунчевог зрачења.
Слика 2. Спектар електромагнетног зрачења
(Извор:
https://www.google.com/search?
q=spektar+elektromagnetnog+zracenja&rlz=1C1AOHY_enRS779RS779&source=lnms&tbm=is
ch&sa=X&ved=0ahUKEwiwvuSd1ffgAhXtsYsKHW4ZD3sQ_AUIDigB&biw=1280&bih=890
#imgrc=EiiopjseIMWgVM
:)
Мерење Сунчевог зрачења обухвата краткоталасно зрачење које пролази кроз
атмосферу као директно или распршено зрачење и дуготаласно зрачење Земље и
атмосфере. За практично коришћење енергије Сунћевог зрачења важна су мерења
укупног, распршеног и директног озрачења водоравне површине. Најчешће се мери
трајање сијања Сунца из којег се у недостатку мерења Сунчевог зрачења може
проценити озраченост.
Облик праћења Сунчевог зрачења у метеоролошкој пракси је мерење трајања
сијања Сунца, односно трајање осунчавања (инсолације). У употреби су најчешће
термоелектрични пиранометри који користе топлотне детекторе, а они производе
напон на принципу термоелектричног ефекта у функцији упадног Сунчевог зрачења.
Топлотни детектор смештен је испод двоструке стаклене куполе која га штити од
продора влаге, топлотно изолује детектор и спречава његово хлађење.
5
Слика 3. Термоелектрични пиранометар
(Извор:
https://www.google.com/search?
q=termoelektricni+piranometar&rlz=1C1AOHY_enRS779RS779&source=lnms&tbm=isch
&sa=X&ved=0ahUKEwiZk5ny1_fgAhWypIsKHQHKC4MQ_AUIDigB&biw=1066&bih=5
89#imgrc=2_W2aOpS4AhmxM
:)
Полупроводнички силицијумски пиранометар, је осетљив само у ограниченом
делу спектра, баждарен је за мерење незаклоњеног Сунчевог зрачења па се не може
користити под вегетацијом, за мерење вештачке расвете у стакленицима или за мерење
одбијеног зрачења.
Након проласка кроз атмосферу, Сунчево зрачење наилази на тло или водену
површину (море, језера, реке). У зависности од особина подлоге, већи или мањи део
зрачења ће се одбити (рефлектовати). Могућа су три процеса рефлексије:
Огледалска рефлексија на равним површинама (у природи на мирним водама).
Распршујућа рефлексија, која се састоји од више огледалских рефлексија (ако је
храпавост површине већа).
Запреминска рефлексија се догађа када зрачење продре кроз површину и одбије
се од различитих слојева испод површине.
Укупна рефлексија је збир ове три рефлексије.
Својство подлоге да одбије зрачење можемо изразити коефицијентом
рефлексије или албедом. Албедо је однос јачине рефлектованог зрачења према
укупном упадном зрачењу на посматрано тело. Потпуно бело тело имало би албедо 1
јер би потпуно одбијало зрачење, а потпуно црно тело имало би албедо 0. Тела у
природи имају врло различита
албеда. Вегетација по правилу има релативно низак
албедо јер добар део зрачења
апсорбују биљни пигменти (хлорофил, каротин). Влажне
површине имају мањи албедо од
сувих. Због тога је влажно тло тамније од сувог. Снег
због своје структуре, која се
састоји од малих распоређених кристала леда, узрокује
многобројне рефлексије на контакту
леда и ваздуха, па је свежи снег једна од природних
поврсина с највећим албедом.
Када говоримо о енергији зрачења Сунца подразумева се његово искоришћење у
тренутку када дође до Земље, то је непосредно искоришћавање зрачења Сунца. Енергија
зрачења Сунца која долази до Земљине површине око 170 пута је већа него енергија у
укупним резервама угља у свету. То је огромни енергетски извор којим се могу
задовољити енергетске потребе за веома дуго време.
