Sản lượng điện tạo ra từ hệ thống pin năng lượng mặt trời phụ thuộc rất lớn vào năng lượng bức xạ mặt trời. Vậy thì bức xạ mặt trời là gì? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về các loại bức xạ mặt trời và cách đo của năng lượng này nhé.
Tóm tắt
Bức xạ mặt trời là gì?
Bức xạ mặt trời là một dạng tài nguyên mặt trời mang lại cho con người, là những vật chất, năng lượng và sự chiếu xạ điện từ phát ra từ Mặt Trời.
Bức xạ mặt trời có thể được hấp thụ sau đó biến đổi thành các dạng năng lượng hữu ích, chẳng hạn như năng lượng nhiệt và điện sử dụng cho nhiều công nghệ. Nhưng tính khả thi kỹ thuật và hoạt động của các công nghệ này còn phụ thuộc vào nguồn năng lượng mặt trời có sẵn.
Bức xạ mặt trời có hại không? Bức xạ mặt trời có tác hại gì? Bức xạ cực tím (UV) và các bức xạ khác có trong ánh sáng mặt trời rất có hại đối với sức khỏe của con người. Đặc biệt, kính chính là vật liệu hấp thụ các bức xạ tia UV, IR cao,… âm thầm gây ra nguy hại đến sức khỏe con người.
Người ta thường dùng sơn kính cách nhiệt để chống nóng cũng như bảo vệ sức khỏe và nội thất bởi các tia bức xạ gây hại từ ánh sáng mặt trời. Hiện tượng biến đổi khí hậu bức xạ mặt trời cũng có liên quan đến nhau, khi bức xạ mặt trời bị giữ lại quá nhiều sẽ gây ra sự nóng lên toàn cầu.
Sự thay đổi bức xạ mặt trời
Mọi vị trí trên hành tinh của chúng ta đều nhận được ánh sáng mặt trời ít nhất một lần trong năm. Lượng bức xạ mặt trời chiếu tới bất kỳ vị trí nào trên bề mặt Trái đất thay đổi theo một số yếu tố:
– Vị trí địa lý.
– Thời gian trong ngày
– Các mùa.
– Cảnh quan của địa phương.
– Thời tiết của địa phương.
Vì Trái Đất có hình cầu nên mặt trời chiếu xuống bề mặt ở các góc khác nhau, từ 0 ° (phía trên đường chân trời) đến 90 ° (chiếu trực tiếp trên cao). Khi tia sáng Mặt trời chiếu thẳng đứng, bề mặt Trái đất sẽ nhận được tất cả năng lượng bức xạ mặt trời có thể.
Các tia sáng mặt trời càng nghiêng thì chúng di chuyển qua bầu khí quyển càng lâu, trở nên phân tán và khuếch tán hơn. Bởi vì Trái đất hình cầu, trục quay nghiêng 23,5 ° nên các vùng cực lạnh giá không bao giờ có mặt trời cao.
Trái Đất quay quanh mặt trời theo quỹ đạo hình elip và sẽ gần mặt trời hơn trong một phần của năm. Trái đất gần mặt trời hơn khi vào mùa hè ở Nam bán cầu và mùa đông ở Bắc bán cầu. Tuy nhiên, sự hiện diện của các đại dương rộng lớn sẽ điều chỉnh làm cho mùa hè nóng hơn và mùa đông lạnh hơn.
Nhiều quốc gia trên trái đất nằm ở vĩ độ trung bình sẽ nhận được nhiều năng lượng mặt trời hơn vào mùa hè không chỉ vì ngày ở đây dài hơn, mà còn vì mặt trời gần như nằm ở trên cao. Các tia nắng mặt trời sẽ nghiêng nhiều hơn trong những tháng mùa đông.
Sự quay của Trái đất cũng là một nguyên nhân dẫn đến sự biến đổi hàng giờ của cường độ bức xạ mặt trời. Vào lúc sáng sớm và chiều muộn, trên bầu trời có thấp thoáng nắng. Các tia sáng của nó đi xuyên qua bầu khí quyển đi xa hơn vào buổi trưa, khi mặt trời ở điểm cao nhất.
Tia hồng ngoại là gì? 5 ứng dụng của tia hồng ngoại với cuộc sống
Các loại bức xạ mặt trời
Tùy theo nguồn gốc và công suất bức xạ mặt trời mà có các loại khác nhau. Chúng ta sẽ tập trung vào việc xác định các loại khác nhau là gì cùng các đặc điểm chính của chúng:
Bức xạ mặt trời trực tiếp
Đây là loại bức xạ mặt trời đến trực tiếp và ít thay đổi theo hướng. Có thể thấy điều này bị ảnh hưởng bởi gió, nhưng cũng không ở mức độ lớn. Con người có thể cảm nhận được sự giảm nhiệt độ không khí trong những ngày gió.
Trên các bề mặt, nhiệt độ không làm ảnh hưởng mạnh mẽ khi có chế độ gió lớn. Loại bức xạ này có một đặc điểm nổi bật là nó có thể tạo ra một bóng mờ xác định từ bất kỳ vật thể mờ đục nào muốn cản trở nó.
Khuếch tán bức xạ mặt trời
Nó là một phần của bức xạ mặt trời trong quá trình tới bề mặt Trái Đất và được phản chiếu bởi hoặc bị hấp thụ bởi các đám mây. Nó được biết đến với cái tên khuếch tán vì hình dáng mở rộng theo mọi hướng.
Quá trình này diễn ra do sự phản xạ và hấp thụ, không chỉ từ các đám mây, mà còn từ một số hạt tồn tại trôi nổi trong khí quyển. Những hạt này được gọi là bụi khí quyển, có khả năng khuếch tán bức xạ mặt trời. Nó bị lệch hướng bởi một số vật thể như núi, cây, tòa nhà và mặt đất, tùy thuộc vào cấu tạo của nó.
Đặc điểm chính của năng lượng bức xạ mặt trời này là nó không phủ bóng lên các vật thể mờ đục được xen vào nhau. Bề mặt nằm ngang là chính những nơi có lượng bức xạ khuếch tán lớn hơn. Hoàn toàn ngược lại xảy ra với các bề mặt thẳng đứng, hầu như không có bất kỳ sự tiếp xúc nào.
Bức xạ mặt trời phản xạ
Không phải tất cả các bức xạ mặt trời trong quá trình tới bề mặt đều bị hấp thụ, vì một số bức xạ bị lệch hướng. Lượng bức xạ bị lệch khỏi bề mặt được gọi là albedo. Độ cao albedo trên mặt đất đang tăng lên rất nhiều do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và sự tan chảy của chỏm băng ở hai cực.
Các bề mặt nằm ngang thường không nhận được bất kỳ loại bức xạ phản xạ nào vì chúng không được nhìn thấy bất kỳ bề mặt đất nào, ngược lại so với trường hợp bức xạ mặt trời khuếch tán. Trong trường hợp này, các bề mặt thẳng đứng lại nhận được lượng bức xạ phản xạ lớn nhất.
Bức xạ mặt trời toàn cầu
Có thể nói đó là tổng bức xạ mặt trời tồn tại trên hành tinh. Nó là tổng của 3 bức xạ vừa được giới thiệu ở trên. Ví dụ vào một ngày nắng hoàn toàn, chúng ta sẽ có bức xạ trực tiếp vượt trội hơn bức xạ khuếch tán. Tuy nhiên, vào một ngày nhiều mây, không có bức xạ trực tiếp, tất cả các bức xạ chiếu vào sẽ bị khuếch tán.
Cách đo lường cường độ bức xạ mặt trời
Các nhà khoa học dự báo bức xạ mặt trời bằng cách dùng cảm biến đo bức xạ mặt trời tính lượng ánh sáng mặt trời chiếu xuống các địa điểm cụ thể vào các thời điểm khác nhau trong năm. Sau đó, họ ước tính lượng ánh sáng mặt trời chiếu xuống các vùng cùng vĩ độ với khí hậu tương tự. Các biểu đồ bức xạ mặt trời được hiển thị bằng tổng bức xạ trên bề mặt nằm ngang, hoặc tổng bức xạ trên bề mặt theo dõi mặt trời.
Đơn vị bức xạ mặt trời cho các hệ thống điện mặt trời (quang điện) thường được biểu diễn dưới dạng kilowatt giờ/mét vuông (kWh/m2 ). Các dự báo bức xạ mặt trời trực tiếp về năng lượng mặt trời cũng có thể được biểu thị bằng đơn vị watt/mét vuông (W/m2).
Dữ liệu cảm biến đo bức xạ mặt trời cho hệ thống sưởi ấm nước và sưởi ấm không gian bằng năng lượng mặt trời có thể được biểu thị bằng đơn vị nhiệt Anh/foot vuông (Btu/ft2).
Trên đây là nội dung cơ bản nhằm giúp quý độc giả hiểu được bức xạ mặt trời, cũng như phân loại và cách đo loại năng lượng này. Nếu còn bất cứ điều gì băn khoăn, hãy để lại bình luận bên dưới để được Palada.vn giải đáp nhé.
