ENERGIA SOLARĂ

1. Introducere

Fig. 1. Două tipuri diferite de panouri solare: fixe şi orientabile după direcţia soarelui

Fig. 2. Geometria Pământ Soare şi câmpul de radiaţia cu simetrie sferică al Soarelui

re = 150 x 106 kmDiamentrul Soarelui rs= 1,4 x 106 km,

E - puterea de radiaţie a Soarelui [kW],Φ - densitatea de flux radiant [kW/m2],Se presupune că Soarele emite radiaţii uniform, în toate direcţiile (radial), puterea

radiaţiei fiind E, densitatatea de flux radiant care intersectează orice sferă concentrică cu Soarele fiind dată de :

Pentru a evalua pe Φ trebuie să calculăm densitatea de flux radiant emisă de Soare pe unitatea de suprafaţă a Soarelui, Φs.

Radiaţia solară aproximează radiaţia corpului negru la temperatura de 5762 K.

Utilizând constanta lui Stefan-Boltzmann, respectiv:

Legea de radiaţie a corpului negru, repectiv densitatea de flux radiant la suprafaţa Soarelui este :

Aplicând conservarea energiei solare pentru sfere concentrice, este clar că energia emisă uniform de o sferă având raza Soarelui rs se va distribui pe o suprafaţă mai mare.

Dacă E reprezintă puterea radiantă a sursei:

Constanta solară de radiaţie la nivelul Pământului este:

Relaţia este stabilită pentru un unghi de incidenţă al razei solare de 90˚ faţă de suprafaţa terestră.

Dacă de la sursă radiaţia solară are distribuţie sferică, la nivelul suprafeţei Pământului se regăsesc sub formă de raze paralele.

Deoarece la nivelul atmosferei terestre o parte din radiaţiile solare sunt reflectate, densitatea de flux radiant la nivelul pământului se adoptă aproximativ 1 kW/ m2.

2. Geometria Pământ Soare şi panouri solare

,θ reprezintă unghiul dintre normala la suprafaţă n şi direcţia razei s.

Panourile solare pot fi fixe sau mobile.

În cazul celor fixe, acestea se poziţionează sub un unghi β faţă de orizontală (suprafaţa pământului), panourile fiind orientate spre sud (emisfera nordică). Calculul cosinusului unghiului θ este în acest caz dat de :

Unghiul β se adoptă aproximativ egal cu L.

3. Centrale termice solare de generare a energiei electrice

Fig. 4 Schema unei centrale termale bazată pe panouri solare pentru generarea de energie electrică.