Nasłonecznienie, usłonecznienie i natężenie promieniowania słonecznego

Nasłonecznienie często mylone jest z usłonecznieniem oraz natężeniem promieniowania słonecznego. Poruszając się w tematyce energetyki słonecznej warto przypomnieć sobie różnice między podstawowymi wielkościami opisującymi zasoby energii słonecznej. 

Natężenie promieniowania słonecznego to chwilowa wartość gęstości mocy promieniowania słonecznego padającego w ciągu jednej sekundy na powierzchnię jednego m², prostopadłą do kierunku promieniowania. Wartość ta podawana jest zazwyczaj w [W/m²] lub [kW/m²]. Do granicy atmosfery ziemi dociera ze słońca w sposób ciągły strumień energii o mocy 1366 [W/m²] i jest to tak zwana stała słoneczna (choć nie jest do końca wielkością stałą). Natężenie promieniowania słonecznego docierające do powierzchni ziemi ulega ciągłym zmianom zazwyczaj w przedziale 100 – 800 [W/m²] w ciągu dnia. Najwyższe wartości notowane są w słoneczne bezchmurne dni i mogą osiągać 1000 [W/m²]. 

Nasłonecznienie to suma natężenia promieniowania słonecznego w danym czasie i na danej powierzchni np. suma natężenia promieniowania słonecznego w czasie godziny, dnia, roku na powierzchni 1m². Nasłonecznienie jest wielkością opisującą zasoby energii słonecznej w danym miejscu i czasie. Nasłonecznienie najczęściej wyrażane jest w Wh/m², kWh/m², MJ/m², GJ/m² na dzień, miesiąc lub rok. 

Nasłonecznienie w Polsce

Nasłonecznienie w Europie

Źródło map solargis 

Zależności między natężeniem promieniowania słonecznego i nasłonecznieniem. 

Najprościej można powiedzieć, że nasłonecznienie to natężenie promieniowania słonecznego w czasie. Mnożąc średnie natężenie promieniowania słonecznego raz czas, w jakim ono występuje otrzymamy nasłonecznienie. 

Przykład: 

W czasie godzinnych pomiarów 30 minut średnie natężenie promieniowania słonecznego wynosiło 400 W/m² w czasie kolejnych 30 minut wynosiło 600 W/m². Ile wynosi nasłonecznienie w ciągu tej godziny. 400 [W/m²] *1/2 [h] = 200 [Wh/m²] 600 [W/m²] *1/2 [h] = 300 [Wh/m²] Nasłonecznienie = 200 [Wh/m²]+ 300 [Wh/m²]= 500 [Wh/m²] 

Usłonecznienie jest definiowane, jako liczba godzin słonecznych, czas podany w godzinach, podczas którego na powierzchnię Ziemi padają bezpośrednio promienie słoneczne. Jest to parametr opisujący głównie warunki pogodowe a nie zasoby energii słonecznej. Wykorzystuje się go jednak w energetyce słonecznej do szacowania warunków pracy instalacji np. do wyliczania godzin pracy pompy cyrkulacyjnej w instalacji kolektorów słonecznych. Warunki klimatyczne, które między innymi opisuje usłonecznienie determinują zarówno możliwości wykorzystania energii słonecznej, jak również limitują opłacalny okres eksploatacji instalacji słonecznych. W Polsce średnia wieloletnia wartość usłonecznienia, jest największa dla Kołobrzegu i wynosi 1624 h/rok, odpowiednio dla Warszawy jest to 1579 h/rok, zaś dla Zakopanego 1467 h/rok. 

Pamiętajmy! 

Dobierając kolektory słoneczne czy baterie słoneczne będziemy potrzebować danych o nasłonecznieniu Wyniki badań urządzeń wykorzystujących energię słoneczną testowane w ustalonym natężeniu promieniowania słonecznego zazwyczaj 1000W/m2

Gdzie znaleźć szczegółowe dane o nasłonecznieniu i natężeniu promieniowania słonecznego?
Szczegółowe dane o nasłonecznieniu można pobrać np. ze strony ministerstwa gospodarki pod adresem http://www.mir.gov.pl/budownictwo/rynek_budowlany_i_technika/efektywnosc_energetyczna_budynkow/typowe_lata_meteorologiczne/strony/start.aspx

Na stronie znajduje się lista 61 miast z danymi o nasłonecznieniu temperaturze i natężeniu promieniowania słonecznego. W celu uzyskania danych o nasłonecznieniu pobieramy plik z kolumny statystyki ISO STAT TXT. Dane o nasłonecznieniu na powierzchnię horyzontalną z podziałem na miesiące znajdują się w kolumnie oznaczonej jako ITH dane w Wh/m2. Informacje o natężeniu promieniowania słonecznego można uzyskać pobierając plik z kolumny Typowy rok meteorologiczny. Znajdują się tam dane o nasłonecznieniu liczonym w interwałach godzinnych które w przybliżeniu odpowiadają średniemu natężeniu promieniowania słonecznego godzina po godzinie.

Pomiar natężenia promieniowania słonecznego w zimie

 Artykuł na temat  nasłonecznienia i natężenia promieniowania słonecznego w zimie