כמה אנרגיה סולארית פוגעת בכדור הארץ? מאמר ספרייה טכנית בחינם. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

כמה אנרגיה סולארית פוגעת בכדור הארץ? אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

השמש מקרינה כמות עצומה של אנרגיה - בערך 1,1x1020 קילוואט לשנייה. קילוואט שעה היא כמות האנרגיה הדרושה להפעלת נורת ליבון של 100 וואט במשך 10 שעות. האטמוספירה החיצונית של כדור הארץ מיירטת כמיליון מהאנרגיה הנפלטת מהשמש, או כ-1500 קוודריליון (1,5 x 1018) קילוואט-שעה בשנה. עם זאת, עקב השתקפות, פיזור וספיגה על ידי גזים אטמוספריים ואירוסולים, רק 47% מכלל האנרגיה, או כ-700 קוודריליון (7 x 1017) קילוואט, מגיע לפני השטח של כדור הארץ.

כמה אנרגיה סולארית פוגעת בכדור הארץ?

קרינת השמש באטמוספירה של כדור הארץ מחולקת למה שנקרא קרינה ישירה ומפוזרת על ידי חלקיקי אוויר, אבק, מים וכו' הכלולים באטמוספירה. הסכום שלהם יוצר את קרינת השמש הכוללת. כמות האנרגיה הנופלת ליחידת שטח ליחידת זמן תלויה במספר גורמים:

קו רוחב
עונת האקלים המקומית של השנה
זווית הנטייה של פני השטח ביחס לשמש.

זמן ומיקום גיאוגרפי

כמות אנרגיית השמש הנופלת על פני כדור הארץ משתנה עקב תנועת השמש. שינויים אלה תלויים בשעה ביום ובעונה. בדרך כלל יותר קרינת שמש פוגעת בכדור הארץ בצהריים מאשר מוקדם בבוקר או מאוחר בערב. בצהריים, השמש נמצאת גבוה מעל האופק, ואורך נתיב קרני השמש דרך האטמוספירה של כדור הארץ מצטמצם. כתוצאה מכך, פחות קרינת שמש מתפזרת ונספגת, מה שאומר שיותר מגיע לפני השטח.

כמות האנרגיה הסולארית המגיעה לפני כדור הארץ שונה מהערך השנתי הממוצע: בחורף - פחות מ-0,8 קוט"ש/מ"ר ליום בצפון אירופה ויותר מ-2 קוט"ש/מ"ר ליום בקיץ באותו אזור. ההבדל יורד ככל שמתקרבים לקו המשווה.

(לחץ להגדלה)

כמות האנרגיה הסולארית תלויה גם במיקום הגיאוגרפי של האתר: ככל שקרוב יותר לקו המשווה, כך הוא גדול יותר. לדוגמה, הממוצע השנתי הכולל של קרינת השמש על משטח אופקי הוא: במרכז אירופה, מרכז אסיה וקנדה - כ-1000 קוט"ש/מ"ר; בים התיכון - כ-2 קוט"ש/מ"ר; ברוב האזורים המדבריים של אפריקה, המזרח התיכון ואוסטרליה, כ-1700 קוט"ש/מ"ר.

לפיכך, כמות קרינת השמש משתנה באופן משמעותי בהתאם לתקופת השנה ולמיקום הגיאוגרפי (ראה טבלה). יש לקחת גורם זה בחשבון בעת שימוש באנרגיה סולארית.

	דרום אירופה	מרכז אירופה	אירופה הצפונית	אזור הקאריביים
ינואר	2,6	1,7	0,8	5,1
פבואר	3,9	3,2	1,5	5,6
מרץ	4,6	3,6	2,6	6,0
אפריל	5,9	4,7	3,4	6,2
מאי	6,3	5,3	4,2	6,1
יוני	6,9	5,9	5,0	5,9
יולי	7,5	6,0	4,4	6,0
אוגוסט	6,6	5,3	4,0	6,1
ספטמבר	5,5	4,4	3,3	5,7
אוקטובר	4,5	3,3	2,1	5,3
נובמבר	3,0	2,1	1,2	5,1
דצמבר	2,7	1,7	0,8	4,8
שנה	5,0	3,9	2,8	5,7

השפעת העננים על אנרגיית השמש

כמות קרינת השמש המגיעה לפני כדור הארץ תלויה בתופעות אטמוספריות שונות ובמיקומה של השמש הן במהלך היום והן במהלך השנה. עננים הם התופעה האטמוספרית העיקרית הקובעת את כמות קרינת השמש המגיעה לפני כדור הארץ. בכל נקודה על פני כדור הארץ, קרינת השמש המגיעה לפני כדור הארץ פוחתת עם הגדלת כיסוי העננים. כתוצאה מכך, מדינות עם מזג אוויר מעונן בעיקר מקבלות פחות קרינת שמש מאשר מדבריות שבהן מזג האוויר ברובו נטול עננים.

היווצרות העננים מושפעת מנוכחותם של מאפיינים מקומיים כמו הרים, ימים ואוקיינוסים, כמו גם אגמים גדולים. לכן, כמות קרינת השמש המתקבלת באזורים אלה ובאזורים הסמוכים להם עשויה להיות שונה. לדוגמה, הרים עשויים לקבל פחות קרינת שמש מאשר גבעות ומישורים סמוכים. רוחות הנושבות לכיוון ההרים גורמות לחלק מהאוויר לעלות ולקרר את הלחות באוויר ליצור עננים. גם כמות קרינת השמש באזורי החוף עשויה להיות שונה מאלה שנרשמו באזורים הממוקמים בפנים הארץ.

כמות האנרגיה הסולארית המתקבלת במהלך היום תלויה במידה רבה בתופעות אטמוספריות מקומיות. בצהריים עם שמיים בהירים, השמש הכוללת

קרינה הנופלת על משטח אופקי יכולה להגיע (לדוגמה, במרכז אירופה) לערך של 1000 W/m2 (בתנאי מזג אוויר נוחים מאוד נתון זה יכול להיות גבוה יותר), בעוד שבמזג אוויר מעונן מאוד הוא מתחת ל-100 W/m2 אפילו בשעה צָהֳרַיִים.

השפעות של זיהום אטמוספרי על אנרגיה סולארית

תופעות אנתרופוגניות וטבע יכולות גם להגביל את כמות קרינת השמש המגיעה לפני כדור הארץ. ערפיח עירוני, עשן משריפות יער ואפר וולקני הנישא באוויר מפחיתים את השימוש באנרגיה סולארית על ידי הגברת הפיזור והבליעה של קרינת השמש. כלומר, לגורמים אלו יש השפעה גדולה יותר על קרינת השמש הישירה מאשר על סך הכל. עם זיהום אוויר חמור, למשל, עם ערפיח, קרינה ישירה מופחתת ב-40%, והסך הכל - רק ב-15-25%. התפרצות געשית חזקה יכולה להפחית, ועל פני שטח גדול של פני כדור הארץ, קרינת שמש ישירה ב-20%, ובסך הכל - ב-10% לתקופה של 6 חודשים עד שנתיים. עם ירידה בכמות האפר הוולקני באטמוספרה, ההשפעה נחלשת, אך תהליך ההחלמה המלא עשוי להימשך מספר שנים.

הפוטנציאל של אנרגיה סולארית

השמש מספקת לנו פי 10 יותר אנרגיה חופשית ממה שמשמשת בפועל בעולם. השוק המסחרי העולמי לבדו קונה ומוכר קצת פחות מ-000 טריליון (85 x 8,5) קילוואט-שעה של אנרגיה בשנה. מכיוון שאי אפשר לעקוב אחר התהליך כולו, לא ניתן לומר בוודאות כמה אנרגיה לא מסחרית אנשים צורכים (למשל, כמה עצים ודשן נאספים ונשרפים, כמה מים משמשים לייצור מכאני או חשמל אֵנֶרְגִיָה). כמה מומחים מעריכים שאנרגיה לא מסחרית כזו מהווה חמישית מכלל האנרגיה בשימוש. אבל גם אם זה נכון, אז סך האנרגיה הנצרכת על ידי האנושות במהלך השנה הוא רק כשבע אלפית של אנרגיית השמש שפגעה על פני כדור הארץ באותה תקופה.

במדינות מפותחות, כמו ארה"ב, צריכת האנרגיה עומדת על כ-25 טריליון (2.5 x 1013) קילוואט-שעה בשנה, המקביל ליותר מ-260 קילוואט-שעה לאדם ליום. זה שווה ערך להפעלת יותר מ-100 נורות ליבון של 33W מדי יום במשך יום שלם. אזרח ארה"ב ממוצע צורך פי 13 יותר אנרגיה מהודי, פי XNUMX מסיני, פי שניים וחצי מיפני ופעמיים משוודי.

כמות האנרגיה הסולארית המגיעה אל פני כדור הארץ גדולה פי כמה מצריכתה, אפילו במדינות כמו ארצות הברית, שבהן צריכת האנרגיה היא עצומה. אם רק 1% משטח המדינה היה משמש להתקנת ציוד סולארי (פאנלים פוטו-וולטאיים או מערכות מים חמים סולאריים) הפועלים ביעילות של 10%, אז ארה"ב הייתה מסופקת במלואה באנרגיה. ניתן לומר את אותו הדבר על כל שאר המדינות המפותחות. עם זאת, במובן מסוים זה לא ריאלי – ראשית, בשל העלות הגבוהה של מערכות פוטו-וולטאיות, ושנית, אי אפשר לכסות שטחים כה גדולים בציוד סולארי מבלי לפגוע במערכת האקולוגית. אבל העיקרון עצמו נכון.

ניתן לכסות את אותו שטח על ידי פיזור מתקנים על גגות מבנים, על בתים, בצידי דרכים, על שטחי קרקע שנקבעו מראש וכו'. בנוסף, במדינות רבות כבר מוקצים יותר מ-1% מהקרקע להפקה, הסבה, הפקה והובלה של אנרגיה. ומכיוון שרוב האנרגיה הזו אינה ניתנת לחידוש בקנה מידה של הקיום האנושי, ייצור אנרגיה זה מזיק הרבה יותר לסביבה מאשר מערכות סולאריות.

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

שבבים במוח של שתי חולדות חוברו לרשת מחשבים 04.03.2013

לראשונה הצליחו נוירופיזיולוגים אמריקאים לשלב את מוחותיהן של שתי חולדות ל"רשת מקומית", שצמתיה ניתנים להפרדה זה מזה במרחק של אלפי קילומטרים, ולאלץ אותן להחליף מידע. כך נאמר במאמר שפורסם בכתב העת Scientific Reports.

"עבודה קודמת שלנו העלתה שמערכת העצבים גמישה יותר ממה שחשבנו בעבר. בניסויים אלה, מוח החולדה הצליח להסתגל בקלות ל"חיישנים" חדשים ולא מוכרים הממוקמים מחוץ לגוף. כך, מכרסמים למדו להשתמש במצלמת אינפרא אדום כאיבר חישה חדש, אז תהינו אם המוח יכול "להתחבר" לאיברי חישה בגוף אחר", אמר מיגל ניקולליס מאוניברסיטת דיוק בדורהאם, ארה"ב.

כדי לבדוק את התיאוריה הזו, ניקולליס ועמיתיו חיברו עשרות אלקטרודות למרכז התנועה במוחות של שתי חולדות. לאחר מכן חיברו המדענים את מוחם ל"רשת מקומית" באמצעות כבל מיוחד שאפשר לחולדות להחליף אותות מבלי להפריע למוח.

מדענים בדקו את פעולתה של "הרשת המקומית" העצבית על ידי הצבת חולדות בכלוב המופרד על ידי מחיצה. בכל חצי של הכלוב היו מנופים, שלחיצתם בו-זמנית הובילה להשלכת פינוקים לתוך המזינים. האות להשתמש במנופים היה נורה קטנה, הקיימת רק באחד מחדרי הכלוב. לפיכך, החולדה השנייה תוכל ללמוד על אות האור רק אם הייתה יכולה לחלץ מידע אודותיו מהמוח של החיה הראשונה.

החולדות התמודדו עם המשימה - לאחר מספר ימים, המכרסמים למדו ללחוץ בו זמנית על הידית, והשיגו הצלחה ב-70% מהניסיונות. ה"רשת המקומית" הזו יכולה לעבוד גם על פני מרחקים גדולים - חולדות המחוברות דרך האינטרנט לא היו נחותות מה"קולגות" שלהן. ניקולליס ועמיתיו מאמינים שעובדה זו מאפשרת לנו לדבר על האפשרות ליצור "מחשב אורגני" - רשת עצבית גדולה של כמה מוחות עצמאיים.

עוד חדשות מעניינות:

▪ כרטיסי מסך עם הגבלת חומרה של כרייה

▪ אתה יכול לחזות משהו ביד

▪ פישוט עיבוד העץ לדלק ביולוגי

▪ הגנטיקה של הבדידות

▪ מחשב ללא חוטים וסוללות

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר הערות הרצאה, דפי רמאות. מבחר מאמרים

▪ מאמר מלכת הראיות. ביטוי עממי

▪ מאמר מדוע נקראה המכונית VAZ-2121 Niva? תשובה מפורטת

▪ מאמר dogwood זכר. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר תקנות בטיחות לעבודות חשמל. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מצמד כיווני. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר