Combien d’énergie solaire recevons-nous?

Dans notre premier article, nous étudions la quantité de puissance du soleil, puis calculons cela en tant qu’unité d’énergie. Dans les prochains articles, nous examinerons remark cela s’accumule à nos besoins énergétiques.

Tout au lengthy de cette série, nous empruntons et développons une série de calculs fabriqués par Cambridge Scholar, David JC Mackay, dans son livre, « Sustainable Vitality – Sans The Sizzling Air ». Vous pouvez télécharger le livre gratuitement et explorez plus en détail les calculs de Mackay.

Alors commençons.

Au fil des étoiles, notre soleil est assez moyen, mais à 1,3 million de fois la taille de la Terre, c’est de loin le plus grand corps du système solaire.

Sa puissance énorme provient de la fusion nucléaire – le processus d’écraser des atomes si durs qu’ils « fusionnent » pour former des atomes plus lourds, libérant des costs d’énergie. Dans le cœur de notre soleil, l’hydrogène est transformé en hélium, et comme vous pouvez l’imaginer, il fait désespérément chaud, brûlant à environ 15,6 thousands and thousands de ° C.

Terre à côté d’une éjection de masse coronale (CME), à l’échelle. Les CME se produisent en raison de changements dans le champ magnétique de la couronne (la couronne est la partie la plus à l’extérieur du soleil), qui lance de grandes quantités d’énergie et de matériaux solaires.

Malgré la chaleur du soleil sur notre corps, c’est incroyablement loin. La distance exacte change avec l’orbite terrestre, mais la moyenne est de 93 thousands and thousands de miles (au million le plus proche), ou un Unité astronomique (AU).

Il n’est donc pas surprenant que le soleil soit une supply incroyable de puissance. Le haut de l’atmosphère terrestre reçoit environ 1 366 w / m² (à 1 UA).

Avec une puissance aussi extraordinaire et pratiquement illimitée, nous pourrions facilement répondre aux besoins en électricité du Royaume-Uni, maintenant et à l’avenir.

Mais l’utilité de Photo voltaic dépend de trois choses principales:

1. Combien de puissance nous obtenons du soleil.

2. Notre capacité à capturer cette puissance et à la transformer en électricité.

3. Notre capacité à stocker cette électricité pour une utilisation future.

Explorons le level 1.

D’une manière générale, le pouvoir que nous recevons sur le terrain est moins que cela au sommet de l’atmosphère, et dépend de quatre facteurs principaux:

1. La période de l’année

Une idée fausse commune sur nos saisons est qu’elles sont causées par notre distance avec le soleil. En réalité, nos saisons sont le résultat d’une inclinaison de 23,5 ° dans l’axe de la Terre.

Lorsque nous sommes les plus éloignés du soleil (appelé l’aphelion, pour les astronomes), l’hémisphère nord est incliné vers elle, concentrant la lumière du soleil et produisant nos étés chauds et nos jours plus longs.

En hiver, lorsque la Terre est la plus proche (le périhélion), nous sommes inclinés, donc la lumière est répartie sur une zone plus grande, doit voyager dans plus d’atmosphère pour nous atteindre, et les jours sont beaucoup plus courts (et plus frais). Combiné, cela signifie que le Royaume-Uni reçoit beaucoup moins de puissance de la lumière du soleil pendant les mois d’hiver.

Remark la période de l’année et l’inclinaison du soleil affectent la quantité d’énergie solaire que nous recevons.

2. L’emplacement géographique

L’équateur reçoit le plus d’énergie solaire en raison de sa place presque face à face vers le soleil. Lorsque vous vous déplacez plus loin des latitudes équatoriales, la lumière du soleil est diffusée sur une zone plus massive, perdant la power. Plus les pôles vous obtenez, plus la lumière diffuse.

Au Royaume-Uni, par exemple, Édimbourg obtient un annuel moyen de 94 w / m² au carré d’énergie solaire, tandis qu’à Londres, le chiffre est de 109 W / m² au carré. Honolulu, en revanche, obtient un 248 doux avec 248 avec m².

À l’équateur, le jour et la nuit ont une longueur égale. Les rayons UV-B à l’équateur sont si forts qu’ils peuvent affaiblir votre système immunitaire et vous rendre sujets aux allergy symptoms.

3. L’heure de la journée

L’énergie solaire reçue par des terres plates est appelée insolation, et elle varie avec la hauteur du soleil au-dessus de l’horizon (qui détermine notre heure de la journée).

La lumière du soleil est un mélange de différentes énergies qui correspondent à différentes longueurs d’onde (et couleurs). Notre atmosphère est meilleure pour diffuser des longueurs d’onde plus bleues, à haute énergie, que les longueurs d’onde à faible énergie plus rouges. Cela nous donne notre ciel bleu – automobile cette lumière bleue dispersée nous atteint de toutes les instructions (nos yeux sont également plus sensibles à la lumière bleue que la couleur violacée des longueurs d’onde plus élevées).

À midi, lorsque le soleil est le plus élevé dans le ciel, le soleil se déplace en ligne droite à travers le moins d’atmosphère, nous recevons donc beaucoup plus de puissance. (Et c’est pourquoi les médecins nous ont dit de rester en dehors du soleil entre 11h et 15h.)

Le matin et en début de soirée, le soleil est bas, donc la lumière passe par une atmosphère plus que si le soleil était directement au-dessus de la tête. Cela signifie que la lumière de longueur d’onde plus longue (verts, jaunes et même rouges) se disperse également, produisant nos glorieux couchers de soleil. Mais le résultat de toute cette diffusion supplémentaire (bien que agréable) est que moins de la lumière nous atteint.

Plus l’horizon est proche de l’horizon, plus la quantité d’atmosphère par la lumière traverse, et plus la lumière de longueur d’onde plus dominante est grande (jaune, oranges et rouges) dans cette zone du ciel.

4. Le temps

Nous sommes bombardés d’énergie solaire même lorsqu’il est nuageux (comme de nombreuses personnes brûlées par le soleil vous le diront), mais ce n’est pas aussi fort automobile la lumière du soleil est absorbée et reflétée par les nuages.

De même, les panneaux solaires fonctionneront toujours lorsqu’ils seront nuageux, mais ne produiront pas autant d’électricité – la différence dépendra du kind de panneau utilisé, avec des modèles moins chers perdant par un facteur de dix à vingt les jours vraiment nuageux.

Les jours nuageux ne nous empêchent pas de recevoir de l’énergie solaire, mais nous recevons beaucoup moins que les jours clairs.

Alors en prenant ce qui précède, quelle est la puissance moyenne par mètre au Royaume-Uni?

Si nous suivons l’exemple de David JC Mackay, une fois que tous les facteurs ci-dessus ont été pris en compte, la puissance solaire moyenne pour le Royaume-Uni est d’environ 100 w / m² pour un sol plat, 110 W / m² pour l’espace de toit orienté au sud.

Maintenant, avant de terminer, il est utile de souligner la différence entre pouvoir et énergie.

Le pouvoir est le taux d’énergie produite ou utilisée.

L’énergie est la montant d’énergie produite ou utilisée.

Nous avons estimé (avec l’aide de Mackay) qu’après avoir pris en compte l’heure de la journée, l’emplacement, l’inclinaison de la Terre, et qu’il n’est pas toujours ensoleillé, nous obtenons 100 w / m² d’énergie solaire, pour des terres plates, 110 w / m² pour l’espace de toit orienté au sud.

Pour obtenir l’énergie par mètre au carré, nous multiplions la puissance par le temps. Étant donné que notre estimation de l’énergie est en moyenne sur une seule année, nous utiliserons un an dans notre calcul pour obtenir la moyenne KWH / m² / an.

Nous pouvons faire le même calcul pour l’espace de toit orienté au sud:

Est-ce suffisant pour les besoins en électricité du Royaume-Uni?

Pour comprendre la réponse à cette query, vous devrez en savoir un peu sur les panneaux solaires, alors tirez sur Partie 2 de notre série Photo voltaic Study.

Dans notre premier article, nous étudions la quantité de puissance du soleil, puis calculons cela en tant qu’unité d’énergie. Dans les prochains articles, nous examinerons remark cela s’accumule à nos besoins énergétiques.

Tout au lengthy de cette série, nous empruntons et développons une série de calculs fabriqués par Cambridge Scholar, David JC Mackay, dans son livre, « Sustainable Vitality – Sans The Sizzling Air ». Vous pouvez télécharger le livre gratuitement et explorez plus en détail les calculs de Mackay.

Alors commençons.

Au fil des étoiles, notre soleil est assez moyen, mais à 1,3 million de fois la taille de la Terre, c’est de loin le plus grand corps du système solaire.

Sa puissance énorme provient de la fusion nucléaire – le processus d’écraser des atomes si durs qu’ils « fusionnent » pour former des atomes plus lourds, libérant des costs d’énergie. Dans le cœur de notre soleil, l’hydrogène est transformé en hélium, et comme vous pouvez l’imaginer, il fait désespérément chaud, brûlant à environ 15,6 thousands and thousands de ° C.

Terre à côté d’une éjection de masse coronale (CME), à l’échelle. Les CME se produisent en raison de changements dans le champ magnétique de la couronne (la couronne est la partie la plus à l’extérieur du soleil), qui lance de grandes quantités d’énergie et de matériaux solaires.

Malgré la chaleur du soleil sur notre corps, c’est incroyablement loin. La distance exacte change avec l’orbite terrestre, mais la moyenne est de 93 thousands and thousands de miles (au million le plus proche), ou un Unité astronomique (AU).

Il n’est donc pas surprenant que le soleil soit une supply incroyable de puissance. Le haut de l’atmosphère terrestre reçoit environ 1 366 w / m² (à 1 UA).

Avec une puissance aussi extraordinaire et pratiquement illimitée, nous pourrions facilement répondre aux besoins en électricité du Royaume-Uni, maintenant et à l’avenir.

Mais l’utilité de Photo voltaic dépend de trois choses principales:

1. Combien de puissance nous obtenons du soleil.

2. Notre capacité à capturer cette puissance et à la transformer en électricité.

3. Notre capacité à stocker cette électricité pour une utilisation future.

Explorons le level 1.

D’une manière générale, le pouvoir que nous recevons sur le terrain est moins que cela au sommet de l’atmosphère, et dépend de quatre facteurs principaux:

1. La période de l’année

Une idée fausse commune sur nos saisons est qu’elles sont causées par notre distance avec le soleil. En réalité, nos saisons sont le résultat d’une inclinaison de 23,5 ° dans l’axe de la Terre.

Lorsque nous sommes les plus éloignés du soleil (appelé l’aphelion, pour les astronomes), l’hémisphère nord est incliné vers elle, concentrant la lumière du soleil et produisant nos étés chauds et nos jours plus longs.

En hiver, lorsque la Terre est la plus proche (le périhélion), nous sommes inclinés, donc la lumière est répartie sur une zone plus grande, doit voyager dans plus d’atmosphère pour nous atteindre, et les jours sont beaucoup plus courts (et plus frais). Combiné, cela signifie que le Royaume-Uni reçoit beaucoup moins de puissance de la lumière du soleil pendant les mois d’hiver.

Remark la période de l’année et l’inclinaison du soleil affectent la quantité d’énergie solaire que nous recevons.

2. L’emplacement géographique

L’équateur reçoit le plus d’énergie solaire en raison de sa place presque face à face vers le soleil. Lorsque vous vous déplacez plus loin des latitudes équatoriales, la lumière du soleil est diffusée sur une zone plus massive, perdant la power. Plus les pôles vous obtenez, plus la lumière diffuse.

Au Royaume-Uni, par exemple, Édimbourg obtient un annuel moyen de 94 w / m² au carré d’énergie solaire, tandis qu’à Londres, le chiffre est de 109 W / m² au carré. Honolulu, en revanche, obtient un 248 doux avec 248 avec m².

À l’équateur, le jour et la nuit ont une longueur égale. Les rayons UV-B à l’équateur sont si forts qu’ils peuvent affaiblir votre système immunitaire et vous rendre sujets aux allergy symptoms.

3. L’heure de la journée

L’énergie solaire reçue par des terres plates est appelée insolation, et elle varie avec la hauteur du soleil au-dessus de l’horizon (qui détermine notre heure de la journée).

La lumière du soleil est un mélange de différentes énergies qui correspondent à différentes longueurs d’onde (et couleurs). Notre atmosphère est meilleure pour diffuser des longueurs d’onde plus bleues, à haute énergie, que les longueurs d’onde à faible énergie plus rouges. Cela nous donne notre ciel bleu – automobile cette lumière bleue dispersée nous atteint de toutes les instructions (nos yeux sont également plus sensibles à la lumière bleue que la couleur violacée des longueurs d’onde plus élevées).

À midi, lorsque le soleil est le plus élevé dans le ciel, le soleil se déplace en ligne droite à travers le moins d’atmosphère, nous recevons donc beaucoup plus de puissance. (Et c’est pourquoi les médecins nous ont dit de rester en dehors du soleil entre 11h et 15h.)

Le matin et en début de soirée, le soleil est bas, donc la lumière passe par une atmosphère plus que si le soleil était directement au-dessus de la tête. Cela signifie que la lumière de longueur d’onde plus longue (verts, jaunes et même rouges) se disperse également, produisant nos glorieux couchers de soleil. Mais le résultat de toute cette diffusion supplémentaire (bien que agréable) est que moins de la lumière nous atteint.

Plus l’horizon est proche de l’horizon, plus la quantité d’atmosphère par la lumière traverse, et plus la lumière de longueur d’onde plus dominante est grande (jaune, oranges et rouges) dans cette zone du ciel.

4. Le temps

Nous sommes bombardés d’énergie solaire même lorsqu’il est nuageux (comme de nombreuses personnes brûlées par le soleil vous le diront), mais ce n’est pas aussi fort automobile la lumière du soleil est absorbée et reflétée par les nuages.

De même, les panneaux solaires fonctionneront toujours lorsqu’ils seront nuageux, mais ne produiront pas autant d’électricité – la différence dépendra du kind de panneau utilisé, avec des modèles moins chers perdant par un facteur de dix à vingt les jours vraiment nuageux.

Les jours nuageux ne nous empêchent pas de recevoir de l’énergie solaire, mais nous recevons beaucoup moins que les jours clairs.

Alors en prenant ce qui précède, quelle est la puissance moyenne par mètre au Royaume-Uni?

Si nous suivons l’exemple de David JC Mackay, une fois que tous les facteurs ci-dessus ont été pris en compte, la puissance solaire moyenne pour le Royaume-Uni est d’environ 100 w / m² pour un sol plat, 110 W / m² pour l’espace de toit orienté au sud.

Maintenant, avant de terminer, il est utile de souligner la différence entre pouvoir et énergie.

Le pouvoir est le taux d’énergie produite ou utilisée.

L’énergie est la montant d’énergie produite ou utilisée.

Nous avons estimé (avec l’aide de Mackay) qu’après avoir pris en compte l’heure de la journée, l’emplacement, l’inclinaison de la Terre, et qu’il n’est pas toujours ensoleillé, nous obtenons 100 w / m² d’énergie solaire, pour des terres plates, 110 w / m² pour l’espace de toit orienté au sud.

Pour obtenir l’énergie par mètre au carré, nous multiplions la puissance par le temps. Étant donné que notre estimation de l’énergie est en moyenne sur une seule année, nous utiliserons un an dans notre calcul pour obtenir la moyenne KWH / m² / an.

Nous pouvons faire le même calcul pour l’espace de toit orienté au sud:

Est-ce suffisant pour les besoins en électricité du Royaume-Uni?

Pour comprendre la réponse à cette query, vous devrez en savoir un peu sur les panneaux solaires, alors tirez sur Partie 2 de notre série Photo voltaic Study.