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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Quanta energia solar atinge a Terra? Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa O sol irradia uma enorme quantidade de energia - aproximadamente 1,1x1020 kWh por segundo. Um quilowatt-hora é a quantidade de energia necessária para acender uma lâmpada incandescente de 100 watts por 10 horas. A atmosfera externa da Terra intercepta aproximadamente um milionésimo da energia emitida pelo Sol, ou aproximadamente 1500 quatrilhões (1,5 x 1018) kWh anualmente. No entanto, devido à reflexão, espalhamento e absorção por gases atmosféricos e aerossóis, apenas 47% de toda a energia, ou aproximadamente 700 quatrilhões (7 x 1017) kWh, chega à superfície da Terra.
A radiação solar na atmosfera da Terra é dividida na chamada radiação direta e espalhada por partículas de ar, poeira, água, etc. contidas na atmosfera. Sua soma forma a radiação solar total. A quantidade de energia caindo por unidade de área por unidade de tempo depende de vários fatores:
Horário e localização geográfica A quantidade de energia solar que cai na superfície da Terra muda devido ao movimento do Sol. Essas mudanças dependem da hora do dia e da estação. Normalmente, mais radiação solar atinge a Terra ao meio-dia do que no início da manhã ou no final da tarde. Ao meio-dia, o Sol está alto acima do horizonte e o comprimento do caminho dos raios do Sol através da atmosfera da Terra é reduzido. Consequentemente, menos radiação solar é espalhada e absorvida, o que significa que mais atinge a superfície. A quantidade de energia solar que chega à superfície da Terra difere do valor médio anual: no inverno - menos de 0,8 kWh/m2 por dia no Norte da Europa e mais de 4 kWh/m2 por dia no verão nesta mesma região. A diferença diminui à medida que você se aproxima do equador.
A quantidade de energia solar também depende da localização geográfica do local: quanto mais perto do equador, maior ela é. Por exemplo, a radiação solar total média anual incidente sobre uma superfície horizontal é: na Europa Central, Ásia Central e Canadá - aproximadamente 1000 kWh/m2; no Mediterrâneo - aproximadamente 1700 kWh / m2; na maioria das regiões desérticas da África, Oriente Médio e Austrália, aproximadamente 2200 kWh/m2. Assim, a quantidade de radiação solar varia significativamente em função da época do ano e da localização geográfica (ver tabela). Este fator deve ser levado em consideração ao usar a energia solar.
A influência das nuvens na energia solar A quantidade de radiação solar que atinge a superfície da Terra depende de vários fenômenos atmosféricos e da posição do Sol durante o dia e ao longo do ano. As nuvens são o principal fenômeno atmosférico que determina a quantidade de radiação solar que atinge a superfície da Terra. Em qualquer ponto da Terra, a radiação solar que atinge a superfície da Terra diminui com o aumento da cobertura de nuvens. Consequentemente, os países com tempo predominantemente nublado recebem menos radiação solar do que os desertos, onde o tempo é quase sem nuvens. A formação de nuvens é influenciada pela presença de características locais, como montanhas, mares e oceanos, além de grandes lagos. Portanto, a quantidade de radiação solar recebida nessas áreas e nas regiões adjacentes a elas pode diferir. Por exemplo, montanhas podem receber menos radiação solar do que sopés e planícies adjacentes. Os ventos que sopram em direção às montanhas fazem com que parte do ar suba e, resfriando a umidade do ar, formam as nuvens. A quantidade de radiação solar nas áreas costeiras também pode diferir daquelas registradas nas áreas localizadas no interior. A quantidade de energia solar recebida durante o dia depende em grande parte dos fenômenos atmosféricos locais. Ao meio-dia com céu claro, a energia solar total a radiação que incide sobre uma superfície horizontal pode atingir (por exemplo, na Europa Central) um valor de 1000 W/m2 (em condições meteorológicas muito favoráveis este valor pode ser superior), enquanto em tempo muito nublado é inferior a 100 W/m2 mesmo a meio-dia. Efeitos da poluição atmosférica na energia solar Fenômenos antropogênicos e naturais também podem limitar a quantidade de radiação solar que atinge a superfície da Terra. A poluição urbana, a fumaça de incêndios florestais e as cinzas vulcânicas transportadas pelo ar reduzem o uso de energia solar, aumentando a dispersão e a absorção da radiação solar. Ou seja, esses fatores têm maior influência na radiação solar direta do que no total. Com poluição do ar severa, por exemplo, com poluição, a radiação direta é reduzida em 40% e o total - apenas em 15-25%. Uma forte erupção vulcânica pode reduzir, e em uma grande área da superfície da Terra, a radiação solar direta em 20% e total - em 10% por um período de 6 meses a 2 anos. Com a diminuição da quantidade de cinzas vulcânicas na atmosfera, o efeito enfraquece, mas o processo de recuperação completa pode levar vários anos. O potencial da energia solar O sol nos fornece 10 vezes mais energia gratuita do que realmente é usado em todo o mundo. Somente o mercado comercial global compra e vende pouco menos de 000 trilhões (85 x 8,5) kWh de energia por ano. Como é impossível acompanhar todo o processo, não é possível dizer com certeza quanta energia não comercial as pessoas consomem (por exemplo, quanta madeira e adubo são coletados e queimados, quanta água é usada para produzir energia mecânica ou elétrica energia). Alguns especialistas estimam que essa energia não comercial representa um quinto de toda a energia utilizada. Mas mesmo que isso seja verdade, então a energia total consumida pela humanidade durante o ano é apenas aproximadamente um sétimo milésimo da energia solar que atinge a superfície da Terra no mesmo período. Em países desenvolvidos, como os EUA, o consumo de energia é de aproximadamente 25 trilhões (2.5 x 1013) kWh por ano, o que corresponde a mais de 260 kWh por pessoa por dia. Isso equivale a mais de 100 lâmpadas incandescentes de 33 W por dia durante um dia inteiro. O cidadão americano médio consome 13 vezes mais energia que um indiano, XNUMX vezes mais que um chinês, duas vezes e meia mais que um japonês e duas vezes mais que um sueco. A quantidade de energia solar que atinge a superfície da Terra é muitas vezes maior que seu consumo, mesmo em países como os Estados Unidos, onde o consumo de energia é enorme. Se apenas 1% do território do país fosse usado para instalar equipamentos solares (painéis fotovoltaicos ou sistemas solares de água quente) operando com 10% de eficiência, os EUA estariam totalmente abastecidos de energia. O mesmo pode ser dito sobre todos os outros países desenvolvidos. No entanto, em certo sentido, isso é irreal - em primeiro lugar, devido ao alto custo dos sistemas fotovoltaicos e, em segundo lugar, é impossível cobrir áreas tão grandes com equipamentos solares sem prejudicar o ecossistema. Mas o princípio em si é correto. É possível cobrir a mesma área dispersando as instalações nos telhados dos edifícios, nas casas, ao longo das estradas, em terrenos pré-determinados, etc. Além disso, em muitos países já mais de 1% da terra é alocado para extração, conversão, produção e transporte de energia. E, como a maior parte dessa energia não é renovável na escala da existência humana, esse tipo de produção de energia é muito mais prejudicial ao meio ambiente do que os sistemas solares.
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