O solárnych článkoch sa vraví, že sú ekologickým zdrojom energie budúcnosti. Je to však naozaj tak? Uvažujte vodorovný solárny panel s plochou $\SI{1}{\square\metre}$ umiestnený niekde na Slovensku. Aký je celoročný priemerný výkon tohoto článku?
Viete, že solárna konštanta je $\SI[per-mode=symbol]{1360}{\watt\per\square\metre}$.
Solárna konštanta nám vyjadruje tok slnečnej energie prechádzajúcej cez $\SI{1}{\metre\squared}$ za $\SI{1}{\second}$ v strednej vzdialenosti Zeme od Slnka. Avšak keď predpokladáme, že Zem je guľatá, vo vyšších zemepisných šírkach nastane situácia, že $\SI{1}{\metre\squared}$ plochy na povrchu Zeme nebude reprezentovať tok slnečnej energie cez $\SI{1}{\metre\squared}$. Potrebujeme teda vypočítať zdanlivú plochu solárneho panelu z pohľadu slniečka.

Ako vidíme, zdanlivá výška panelu je $h = \sin\alpha$. Uhol slnečných lúčov sa počas roka mení a rovnako počet hodín, kedy je slnko na oblohe, preto sa nám hodí spraviť si prieskum, ako tieto hodnoty vyzerajú. Po mesiacoch (za rok 2018) to je:
| mesiac | počet sln. hodín | priemerný uhol sln. lúčov | vykonaná práca [$\si{\mega\joule}$] |
|---|---|---|---|
| január | 62 | ||
| február | 93 | ||
| marec | 157 | ||
| apríl | 214 | ||
| máj | 271 | ||
| jún | 286 | ||
| júl | 307 | ||
| august | 284 | ||
| september | 226 | ||
| október | 147 | ||
| november | 71 | ||
| december | 50 |
Práca článku za mesiac $i$ je rovná $$ W_i = k \cdot h_i \cdot T_i \cdot 3600 = k \cdot \sin \alpha_i \cdot T_i \cdot 3600, $$ kde $k$ je slnečná konštanta a $T_i$ počet slnečných hodín v danom mesiaci.
Nech $W$ je súčet prác v jednotlivých mesiacoch. Potom priemerný ročný výkon solárneho panelu bude $$ P = \frac{W}{3600 \cdot 24 \cdot 365} \doteq \SI{251.62}{\watt}. $$
Samozrejme, mohla vám vyjsť aj trochu iná hodnota, závisí od zdroja dát, s ktorými ste pracovali.
Fyzikálny korešpondenčný seminár zastrešuje občianske združenie Trojsten.
Trojsten, o.z.
FMFI UK, Mlynská dolina
842 48 Bratislava
Kategória pre makačov
Tímová fyzikálna súťaž pre stredoškolákov
Intenzívny fyzikálny zážitok v lete