Energia słoneczna w Polsce – nasłonecznienie

Kursy specjalistyczne

Zastanawiając się nad wykorzystaniem urządzeń wykorzystujących promieniowanie słoneczne, warto zacząć od analizy potencjału zasobów energii słonecznej na interesującym nas obszarze. W celu dokonania tej analizy i zgłębienia tematyki związanej z energetyką słoneczną, należy zapoznać się i posłużyć podstawowymi wielkościami opisującymi promieniowanie słoneczne:
Natężeniem promieniowania słonecznego, czyli wartością gęstości mocy promieniowania słonecznego docierającego na m2 powierzchni w jednej sekundzie. Parametr ten jest wyrażany na ogół w [W/m2].`
Średnie natężenie promieniowania słonecznego docierającego do granicy atmosfery, wynosi 1367 W/m2 i jest nazywane stałą słoneczną. Na skutek pochłaniania i rozpraszania w atmosferze, jedynie część tego promieniowania dociera do powierzchni naszej planety, wówczas natężenie promieniowania wynosi około 1000 W/m2.
Nasłonecznieniem, czyli sumą natężenia promieniowania słonecznego na jednostkę powierzchni w przedziale czasu. Parametr ten określa zasoby energii w danym miejscu i czasie, przeważnie jest wyrażany w kWh/m2 na rok.
W Polsce roczna suma nasłonecznienia, wynosi średnio 990 kWh/m2. W półroczu letnim uzyskiwane jest około 77 % rocznej energii promieniowania, natomiast w półroczu zimowym od października do kwietnia tylko 23%. Najbardziej słoneczne są miesiące czerwiec, lipiec, sierpień, gdzie uzyskiwane jest około 43% rocznego promieniowania.

Energia słoneczna – rozkład nasłonecznienia na obszarze Polski [kWh/m2/rok]

Dla porównania energia słoneczna w Turcji

Usłonecznieniem, czyli liczbą godzin słonecznych w ciągu roku na danym obszarze, określającą czas w jakim promienie padają bezpośrednio na powierzchnię Ziemi. Parametr ten jest wykorzystywany w energetyce słonecznej do szacowania warunków pracy instalacji.
W naszym kraju roczna suma godzin słonecznych jest zawarta w granicach od 1300 do 1900 godzin. Średnie roczne usłonecznienie wynosi 1600, co stanowi około 18,2% okresu całego roku, kiedy możliwe jest wykorzystanie promieniowania słonecznego do celów energetyki słonecznej. Warto jednak zauważyć, że 75% z tego czasu przypada w półroczu letnim, od kwietnia do końca września, średnio 1200 godzin. W półroczu zimowym, od października do marca, wartość usłonecznienia jest trzykrotnie mniejsza i wynosi średnio 400 godzin.

Analiza rozkładu rocznego nasłonecznienia i usłonecznienia w naszym kraju wykazuje, że najlepsze warunki do wykorzystania energii słonecznej występują w centralnej i wschodniej części Polski. Trzeba jednak zauważyć, że na różnych obszarach kraju ogólnie różnice nie są większe niż ±10% w stosunku do średniej nasłonecznienia rocznego.
Najlepsze globalne warunki słoneczne są na obszarze równika, czyli szerokości geograficznej 0°, gdzie nasłonecznienie roczne jest równe 2200 kWh/m2, a usłonecznienie wynosi 3000 godzin. Porównując te warunki do naszych, można stwierdzić że w Polsce mamy o ponad połowę gorsze warunki, jednak pozwalają one efektywnie wykorzystywać urządzenia korzystające z energii słońca. Chociażby dlatego, że polskie warunki słoneczne są zbliżone do Niemiec, czyli światowego lidera w zainstalowanych systemach fotowoltaicznych.

Energia słoneczna w Europie

Energia słoneczna na świecie

W celu najefektywniejszego zużytkowania dostępnych zasobów energii słonecznej, powierzchnię odbiorników należy kierować na południe i pod odpowiednim kątem do poziomu. Optymalny kąt dla obszaru Polski, aby w pełni wykorzystać dostępną energię, powinien wynosić w półroczu letnim 30°, zimą nawet powyżej 50°, a w instalacjach całorocznych 35-37°.

Bibliografia:
Jastrzębska G., Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne, Wydawnictwo naukowo-Techniczne, Warszawa 2007.
Nowak W., Stachel A., Borsukiewicz-Gozdur A., Zastosowania odnawialnych źródeł energii, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2008
Nowicki M., Nadchodzi era Słońca, PWN 2012, Warszawa 2012.
Tytko R., Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej, Wydawnictwo i Drukarnia Towarzystwa Słowaków w Polsce, Kraków 2013.
Jastrzębska G., Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne, Wydawnictwo naukowo-Techniczne, Warszawa 2007.
Źródło map:
Solargis www.solargis.info
Lorenc H., Atlas klimatu Polski, IMGW, Warszawa 2005

Opracował
mgr inż. Maciej Stronka
mgr inż. Adam Masłowski

Akademia Projektanta Instalacji Sanitarnych