Ilość energii docierającej do powierzchni Ziemi jest mniejsza od stałej słonecznej z uwagi na straty energii po przejściu przez atmosferę. Straty te zachodzą wskutek odbicia (np. od chmur), rozproszenia czy absorpcji. Całkowita energia docierająca do powierzchni wynosi więc około 1000 W/m2.
Wartość ta dodatkowo ulega zmianie w zależności od pory roku i kąta padania promieni słonecznych. Im mniejszy kąt padania (mniejsza wysokość Słońca nad horyzontem) tym mniejsza ilość energii. Jest to związane z grubością warstwy atmosfery którą muszą pokonać promienie słoneczne przed dotarciem do ziemi. Zmianę natężenia promieniowania „I” dla szerokości geograficznej 52° (szerokość geograficzna środkowej Polski), przedstawia rys. 2. Widać na nim, że największa gęstość strumienia słonecznego występuje w miesiącach letnich i wynosi około 900 W/m2, podczas gdy w zimie nie przekracza 200 W/m2.
Średnie miesięczne i roczne sumy całkowitego promieniowania słonecznego w Polsce wykazują dość duże zróżnicowanie terytorialne. W Polsce największa liczba słonecznych godzin w roku jest na Wybrzeżu (1671 h/a, Gdynia), trochę mniej w Warszawie (1600 h/a), najmniejsza na Śląsku (1234 h/a, Katowice). Jako normę dla Polski przyjmuje się wartość napromieniowania całkowitego w ciągu roku 3600 MJ/m2±10% (1000 kWh/m2). Dla wykorzystania energii słonecznej interesująca jest energia promieniowania, zmierzona na zdefiniowanej powierzchni. Wartość ta nazywana jest natężeniem promieniowania i wyraża się w określonej mocy przypadającej na daną powierzchnię.
Natężenie promieniowania podawane jest w jednostce Watt na metr kwadratowy (W/m2) i może być bardzo różne. Przy silnie zachmurzonym niebie wynosi ono około 50 W/m2, natomiast przy czystym niebie jego wartość dochodzi do 1 000 W/m2.
Dla obliczenia, jaka ilość promieniowania słonecznego faktycznie zamieniana jest w energię cieplną, trzeba uwzględnić czas trwania promieniowania. Energia ta jest iloczynem mocy i czasu, jednostką jej miary jest watogodzina (Wh). Energia promieniowania całkowitego podawana jest w sumach dziennych, miesięcznych i rocznych. Maksymalne sumy dzienne wynoszą w lecie ok. 8 kWh/m2. Ale nawet w słoneczny dzień zimowy wartość ta może wynosić do 3 kWh/m2.
Uśrednione sumy roczne promieniowania całkowitego (w kWh/(m2 × a), gdzie „a” oznacza rok) wynoszą w Polsce między 950 a 1 050 kWh/(m2 × a) (średnia długoterminowa). Poszczególne sumy miesięczne energii promieniowania całkowitego mogą odbiegać od wartości średniej nawet o 50% , poszczególne sumy roczne do 30 %.
Rys. Roczne sumy promieniowania całkowitego w Polsce. Dane według matriałów firmy Vissmann
Rys. Nasłonecznienie w Polsce. Dane według dr Stanisława Pietruszko Obliczenia oparte są na oprogramowaniu i danych nasłonecznienia SolarGIS z okresu 1994-2011 zmierzonych w odstępach 15 minutowych
Źródło:
– instsani.pl