Zonnestraling, vaak de zonnebron of gewoon zonlicht genoemd, is een algemene term voor de elektromagnetische straling die door de zon wordt uitgezonden. Zonnestraling kan worden opgevangen en omgezet in nuttige vormen van energie, zoals warmte en elektriciteit, met behulp van verschillende technologieën. De technische haalbaarheid en economische werking van deze technologieën op een specifieke locatie is echter afhankelijk van de beschikbare zonne-energiebron.

Basisprincipes

Elke locatie op aarde krijgt ten minste een deel van het jaar zonlicht. De hoeveelheid zonnestraling die een plek op het aardoppervlak bereikt, varieert afhankelijk van:

• Geografische locatie
• Tijdstip
• Seizoen
• Lokaal landschap
• Lokaal weer

Omdat de aarde rond is, valt de zon onder verschillende hoeken op het oppervlak, variërend van 0 ° (recht boven je hoofd) tot 90 ° (net over de horizon). Als de zonnestralen verticaal staan, krijgt het aardoppervlak alle mogelijke energie. Hoe schuiner de zonnestralen zijn, hoe langer ze door de atmosfeer reizen en meer verspreid en diffuus worden. Omdat de aarde rond is, krijgen de ijskoude poolgebieden nooit een hoge zon, en vanwege de gekantelde rotatie-as krijgen deze gebieden gedurende een deel van het jaar helemaal geen zon.

De aarde draait in een elliptische baan om de zon en staat een deel van het jaar dichter bij de zon. Als de zon dichter bij de aarde staat, krijgt het aardoppervlak iets meer zonne-energie. De aarde is dichter bij de zon als het zomer is op het zuidelijk halfrond en winter op het noordelijk halfrond. De aanwezigheid van uitgestrekte oceanen tempert echter de warmere zomers en koudere winters die je op het zuidelijk halfrond zou verwachten als gevolg van dit verschil.

De kanteling van 23,5 ° in de rotatie-as van de aarde is een belangrijkere factor bij het bepalen van de hoeveelheid zonlicht die op een bepaalde locatie op de aarde valt. Kantelen resulteert in langere dagen op het noordelijk halfrond vanaf de lente (lente) equinox tot de herfst (herfst) equinox en langere dagen op het zuidelijk halfrond gedurende de andere 6 maanden. Dagen en nachten zijn beide precies 12 uur lang op de equinoxen, die elk jaar plaatsvinden op of rond 23 maart en 22 september.

Landen zoals Nederland, die op de middelste breedtegraden liggen, krijgen in de zomer meer zonne-energie, niet alleen omdat de dagen langer zijn, maar ook omdat de zon bijna boven hun hoofd staat. De zonnestralen staan ​​veel meer schuin tijdens de kortere dagen van de wintermaanden. Nederland ontvangt in juni bijna drie keer meer zonne-energie dan in december.

De rotatie van de aarde is ook verantwoordelijk voor variaties in zonlicht per uur. In de vroege ochtend en de late namiddag staat de zon laag aan de hemel. Zijn stralen reizen verder door de atmosfeer dan 's middags, wanneer de zon op het hoogste punt staat. Op een heldere dag bereikt rond de middag de meeste zonne-energie een zonnecollector.

Verschil en Directe Zonne-Straling

Terwijl zonlicht door de atmosfeer gaat, wordt een deel ervan geabsorbeerd, verstrooid en gereflecteerd door:

• Luchtmoleculen
• Waterdamp
• Wolken
• Stof
• Verontreinigende stoffen
• bosbranden

Dit wordt diffuse zonnestraling genoemd. De zonnestraling die het aardoppervlak bereikt zonder te worden verspreid, wordt directe zonnestraling genoemd. De som van de diffuse en directe zonnestraling wordt globale zonnestraling genoemd. Atmosferische omstandigheden kunnen de directe straling met 10% verminderen op heldere, droge dagen en met 100% tijdens dikke, bewolkte dagen.

Meting

Wetenschappers meten de hoeveelheid zonlicht die op specifieke locaties op verschillende tijdstippen van het jaar valt. Vervolgens schatten ze de hoeveelheid zonlicht die valt op regio's op dezelfde breedtegraad met vergelijkbare klimaten. Metingen van zonne-energie worden doorgaans uitgedrukt als totale straling op een horizontaal oppervlak, of als totale straling op een oppervlak dat de zon volgt.

Stralingsgegevens voor zonne-elektrische (fotovoltaïsche) systemen worden vaak weergegeven als kilowattuur per vierkante meter (kWh / m2). Directe schattingen van zonne-energie kunnen ook worden uitgedrukt als watt per vierkante meter (W / m2).

Stralingsgegevens voor waterverwarmings- en ruimteverwarmingssystemen op zonne-energie worden meestal weergegeven in Britse thermische eenheden per vierkante voet (Btu / ft2).

Distributie

De zonne-energiebron in Nederland is voldoende voor fotovoltaïsche (PV) systemen omdat ze zowel direct als verstrooid zonlicht gebruiken. Andere technologieën zijn mogelijk beperkter. De hoeveelheid stroom die door een zonnetechnologie op een bepaalde locatie wordt gegenereerd, hangt echter af van hoeveel van de zonne-energie deze bereikt.