Warunki klimatyczne i meteorologiczne do wykorzystania energii promieniowania s³onecznego w warunkach Polski
dr Janusz Podogrocki
Zespó³ Aktynometrii
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej
tel. (+48 22) 834 16 51 wew. 592
fax. (+48 22) 835 28 13
E-Mail: Janusz_Podogrocki@imgw.pl
E-Mail: Janusz_Podogrocki@imgw.pl
1. Podstawy fizyczne aktynometrii
1.1 S³oñce jako ¼ród³o promieniowania
S³oñce jest ¼ród³em energii dla wszystkich procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych zachodz±cych na Ziemi i w atmosferze, a jego promieniowanie najwa¿niejszym czynnikiem ¶rodowiskowym dla ¿ycia.
Ilo¶æ energii s³onecznej docieraj±cej w ci±gu 1 sekundy do powierzchni 1 m2, prostopad³ej do promieni s³onecznych i le¿±cej tu¿ poza atmosfer± w ¶redniej odleg³o¶ci Ziemi od S³oñca (149.5 mln km) nazywa siê sta³± s³oneczn±. Jej warto¶æ okre¶lono na 1367 +/- 7 W m -2. Sta³a s³oneczna zale¿y od odleg³o¶ci S³oñce - Ziemia, która zmienia siê w ci±gu roku od 147 mln km w styczniu do 152 mln km w lipcu powoduj±c wahania warto¶ci sta³ej s³onecznej +/- 3.4%. Znaj±c warto¶æ sta³ej s³onecznej mo¿na obliczyæ ile energii dociera³oby do powierzchni Ziemi na ró¿nych szeroko¶ciach geograficznych gdyby pomin±æ wp³yw atmosfery. Dla obszaru Polski potencjalne sumy roczne energii s³onecznej wahaj± siê od 8400 MJ m-2 (2340 KWh m-2)dla pó³nocnych krañców do 9250 MJ m-2 (2573 KWh m-2) dla po³udniowych.
Na granicy atmosfery nad szeroko¶ci± geograficzn± Warszawy suma ta wynosi 8768 MJ m-2 (2438 KWh m-2)
S³oñce wysy³a w przestrzeñ miêdzyplanetarn± promieniowanie elektromagnetyczne rozci±gaj±ce siê w zakresie d³ugo¶ci fal lub czêstotliwo¶ci od promieniowania gamma przez: rentgenowskie, ultrafiolet, widzialne, podczerwieñ, a¿ do fal radiowych. Atmosfera przepuszcza tylko czê¶æ promieniowania w dwóch przedzia³ach d³ugo¶ci fal: promieniowanie optyczne (obejmuj±ce czê¶æ ultrafioletu, widzialne i podczerwieñ) oraz fale radiowe.
Do powierzchni Ziemi nie dociera zupe³nie promieniowanie ultrafioletowe poni¿ej 290 nm (nanometrów). Ze wzglêdu na oddzia³ywanie biologiczne i chemiczne promieniowania ultrafioletowego dzielimy je na pasma:
- 10 - 200 nm - nadfiolet pró¿niowy
- 200 - 280 nm - daleki nadfiolet UV-C
- 280 - 315 nm - ¶redni nadfiolet UV-B
- 315 - 400 nm - bliski nadfiolet UV-A
Obszar widmowy 400 nm do 780 nm obejmuje promieniowanie widzialne, a powy¿ej 780 nm do 375 m m (mikrometrów) okre¶lamy jako promieniowanie podczerwone lub podczerwieñ. Promieniowanie Ziemi i atmosfery zawarte jest w obszarze widma 4 - 120 m m.
Przy przep³ywie promieniowania s³onecznego przez atmosferê nastêpuje jego odbicie, absorpcja i rozproszenie.
Promieniowanie s³oneczne dochodz±ce do powierzchni Ziemi podzieliæ mo¿na na dwie sk³adowe :
- promieniowanie bezpo¶rednie, dochodz±ce z tarczy s³onecznej do powierzchni recepcyjnej
- promieniowanie rozproszone w atmosferze, dochodz±ce ze wszystkich stron do powierzchni recepcyjnej
Pomiarami promieniowania s³onecznego zajmuje siê aktynometria, stanowi±ca czê¶æ meteorologii. Od 1981 roku pomiary promieniowania wykonywane s± w skali WRR - 1981 (World Radiometer Reference) odniesione do ¦wiatowego Wzorca Radiacji. Obowi±zuje miêdzynarodowy system jednostek SI: W m-2 i J m-2.
1.2 Promieniowanie s³oneczne w systemie Ziemia - atmosfera
Promieniowanie s³oneczne trafiaj±c do systemu Ziemia - atmosfera powoduje powstanie w nim wielu procesów z których najwa¿niejszy to obieg energii i wody.
Rys. 1 Schematyczny diagram wzajemnego sprzê¿enia charakterystyk globalnego systemu klimatycznego

Jak przedstawiono na rys 1 (WMO nr 100, 1983) dop³yw promieniowania do powierzchni Ziemi powoduje nierównomierne nagrzanie siê jej fragmentów, wywo³uj±ce ró¿nice temperatur i ci¶nienia, które z kolei s± przyczyn± ruchu powietrza i wody, w wyniku czego powstaje cyrkulacja atmosferyczna oraz obieg wody przez parowanie i kondensacjê pary wodnej. W nastêpstwie za¶ wzajemnego oddzia³ywania g³ównych sk³adowych systemu klimatycznego (sprzê¿enia zwrotne), czynniki cyrkulacyjne, zwi±zane z procesami wewn±trz - atmosferycznymi (zmienno¶æ zachmurzenia i przezroczysto¶ci nap³ywaj±cych mas powietrza) odgrywaj± wa¿n± rolê w modyfikowaniu czasowo - przestrzennego zró¿nicowania ilo¶ci docieraj±cej do powierzchni pod³o¿a energii s³onecznej.
Ca³kowity dop³yw energii s³onecznej do powierzchni Ziemi jest do¶æ dok³adnie poznany i skoro nie jest pewne, czy przez stulecia Ziemia stawa³a siê wyra¼nie cieplejsza, b±d¼ ch³odniejsza, to mo¿na za³o¿yæ, ¿e dop³yw i oddawanie promieniowania musi siê stale równowa¿yæ. Bilans cieplny Ziemi mo¿na przedstawiæ w postaci równania:
Q* + QH + QE + QS + QM + Qf = 0
Q* - bilans radiacyjny
QH - przewodzenie i magazynowanie ciep³a w pod³o¿u
QE - turbulencyjna wymiana ciep³a jawnego
QS - turbulencyjna wymiana ciep³a ukrytego zwi±zana z parowaniem i kondensacj±
QM - ciep³o antropogeniczne zwi±zane z dzia³alno¶ci± cz³owieka
QF - ciep³o zu¿yte w procesie fotosyntezy
W bilansie tym ilo¶ciowo najwa¿niejsz± rolê odgrywa bilans radiacyjny, przedstawiaj±cy energiê docieraj±c± do Ziemi od S³oñca i wypromieniowan± przez Ziemiê do atmosfery.
W równaniu bilansu radiacyjnego powierzchni Ziemi :
Q* = (S + D)(1-a) + L - L
K = S + D
K - promieniowanie ca³kowite
S - promieniowanie bezpo¶rednie S³oñca
D - promieniowanie rozproszone S³oñca i nieba
a - albedo
a = K / K
L - promieniowanie d³ugofalowe atmosfery
L - promieniowanie d³ugofalowe Ziemi i odbite atmosfery
K - krótkofalowe promieniowanie odbite
L* = L - L
L* - promieniowanie efektywne
przy czym:
w dzieñ Q* = K* + L*
w nocy gdy nie ma promieniowania s³onecznego Q* = L*
nas najbardziej interesuje promieniowanie ca³kowite i jego struktura. Wa¿n± charakterystyk± jest te¿ us³onecznienie tzn. czas trwania bezpo¶redniego promieniowania s³onecznego dochodz±cego do powierzchni Ziemi.
2. Pomiary promieniowania s³onecznego w Polsce
W Polsce pomiary i badania dop³ywu promieniowania s³onecznego do powierzchni Ziemi prowadzone s± na stacjach aktynometrycznych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej.
G³ównym zadaniem sieci aktynometrycznej jest dostarczenie informacji o rozk³adzie czasowym i przestrzennym oraz jako¶ci i ilo¶ci dop³ywaj±cej do danej powierzchni energii s³onecznej, jej przemianach i stratach poniesionych w wyniku oddawania ciep³a. Uzupe³nieniem sieci aktynometrycznej jest sieæ heliograficzna (rys 2) rejestruj±ca czas ¶wiecenia S³oñca (us³onecznienie).
Rys. 2 Sieæ stacji heliograficznych

Podstawê informacji aktynometrycznej stanowi± charakterystyki radiacyjne:
- otrzymane z bezpo¶rednich pomiarów
- obliczone w oparciu o wyniki pomiarów aktynometrycznych
- uzyskane z obliczeñ w oparciu o znajomo¶æ innych elementów meteorologicznych
Parametry mierzone
- promieniowanie rozproszone S³oñca i nieba
- promieniowanie bezpo¶rednie S³oñca
- promieniowanie ca³kowite
- promieniowanie odbite i albedo powierzchni czynnej
- integralny bilans radiacyjny powierzchni czynnej
- bilans promieniowania krótkofalowego (promieniowanie poch³oniête)
- bilans promieniowania d³ugofalowego (promieniowanie efektywne)
- promieniowanie spektralne (w tym UV)
- us³onecznienie
Parametry obliczane na podstawie standardowych pomiarów aktynometrycznych
- o¶wietlenie naturalne
- promieniowanie aktywne w fotosyntezie (PAR)
- d³ugofalowe promieniowanie atmosfery
- przezroczysto¶æ atmosfery
- napromieniowanie powierzchni pionowych i nachylonych ró¿nie usytuowanych
Parametry uzyskiwane na podstawie pomiarów meteorologicznych
- promieniowanie ca³kowite
- promieniowanie poch³oniête (PAR)
- promieniowanie efektywne
- bilans radiacyjny
- wiarygodno¶æ informacji aktynometrycznej
Rodzaje informacji aktynometrycznej
- Chwilowe i godzinne warto¶ci bilansu radiacyjnego i jego sk³adników oraz ekstrema
- sumy dobowe, pentadowe, dekadowe, miesiêczne, roczne i wieloletnie
- prawdopodobieñstwo wyst±pienia poszczególnych warto¶ci i przedzia³ów, modele statystyczne, nomogramy, mapy rozk³adów przestrzennych itp.
- charakterystyki spektralne w tym PAR i UV
- promieniowanie dop³ywaj±ce na ró¿ne nachylone powierzchnie czynne
- wska¼niki aktynometryczne (np. transmisji, przezroczysto¶ci atmosfery, albedo)
- okre¶lenie zasobów i stref
3. Uwarunkowania dop³ywu promieniowania s³onecznego
do pod³o¿a
3.1 Czynniki astronomiczne i us³onecznienie
Polska jest po³o¿ona w strefie klimatu umiarkowanego miêdzy 49 a 54.5 0 szeroko¶ci geograficznej pó³nocnej. Przedzia³ dzienny (czas od wschodu do zachodu S³oñca) obejmuje ponad 51% z 8767 godzin w ¶rednim roku, a pó³nocne krañce maj± ten okres o 24 h d³u¿szy ni¿ po³udniowe. W zimie po³udniowe krañce Polski maj± dzieñ d³u¿szy o prawie 1 godzinê od krañców pó³nocnych, natomiast w lecie jest odwrotnie. W czerwcu godziny dzienne na pó³nocy obejmuj± 71.5% godzin miesi±ca, w centrum Polski 69%, a na po³udniu 67%.
W grudniu sytuacja zmienia siê i na pó³nocy godzin dziennych jest tylko 29.5%, w centrum 31.7%, a na po³udniu 34.7%.
W celu zilustrowania podzia³u doby, w poszczególnych miesi±cach, na okresy pod wzglêdem przydatno¶ci ich dla potrzeb wykorzystania energii s³onecznej, przedstawiono histogramy dla Warszawy z okresu 1961 -1990 (rys 4 ).
Patrz±c od góry ka¿dego histogramu wyodrêbniono przedzia³ nocny, w danym miesi±cu,
w którym nie dochodzi energia s³oneczna. Poni¿ej, a¿ do podstawy histogram obejmuje godziny przedzia³u dziennego. Dla np. czerwca jest to ok. 500 h, z tego 216 h, to godziny w czasie których S³oñce jest zakryte przez chmury i do powierzchni Ziemi dociera wy³±cznie promieniowanie rozproszone nieba. Nastêpnie zaznaczono maksymaln± liczbê godzin ze S³oñcem (283 h ), ¶redni± (231 h) i minimaln± (175 h). W skali roku us³onecznienie, tzn. przedzia³ czasu w którym do powierzchni Ziemi dochodzi bezpo¶rednie promieniowanie s³oneczne powy¿ej przyjêtego progu 120 W m-2 obejmuje 15 do 21% wszystkich godzin roku.
Rys. 3 Przebieg roczny us³onecznienia w Warszawie w latach 1961 - 1990

Oprócz d³ugo¶ci dnia i us³onecznienia na wielko¶æ natê¿enia bezpo¶redniego promieniowania s³onecznego wp³ywa te¿ wysoko¶æ S³oñca, przezroczysto¶æ atmosfery i zachmurzenie.
W tabl. 1 podano dla Warszawy wszystkie te czynniki dla 15-go dnia ka¿dego miesi±ca. Zostan± one szczegó³owo omówione przy charakteryzowaniu przebiegu dobowego promieniowania s³onecznego.
Tabela 1 Czynniki astronomiczne dla 15-go dnia ka¿dego miesi±ca oraz ocena stanu atmosfery w okresie 1961 - 1990 w Warszawie

3.2 Tendencje zmian us³onecznienia
Rekordowym pod wzglêdem us³onecznienia w ostatnim stuleciu by³ w Polsce rok 1921, kiedy to w Ko³obrzegu zanotowano 2169 h, w Bydgoszczy 2100 h, a we Wroc³awiu 2237 h. Najwy¿sz± sumê miesiêczn± zanotowano na Helu w lipcu 1994 r (435 h). Wówczas w Warszawie pad³ te¿ rekord stulecia (381 h).
Zmienno¶æ sum rocznych us³onecznienia w Warszawie w okresie 1903 - 1998 przedstawia rys. 4.
Rys. 4 Us³onecznienie w Warszawie w okresie 1903 - 1998

Aby zachowaæ ci±g³o¶æ serii przerwê w rejestracji us³onecznienia w okresie II wojny ¶wiatowej uzupe³niono na podstawie innych stacji meteorologicznych i dostêpnych obserwacji meteorologicznych prowadzonych w tym okresie w Warszawie. Sumy roczne us³onecznienia
w Warszawie wahaj± siê od 1241 h w 1903 r do 1898 h w 1921 r. ¶rednio 1600h. Obliczony dla Warszawy wspó³czynnik trendu jest ujemny i wynosi - 52 min/rok. Wyg³adzona krzywa przebiegu za pomoc± 10 - letnich konsekutywnych wskazuje, ¿e okres 1903 - 1998 mo¿na podzieliæ na przedzia³y : 1903 - 1944, kiedy to sumy roczne us³onecznienia by³y wy¿sze od ¶redniej wieloletniej, nastêpnie okres 1945 - 1990, kiedy by³y ni¿sze od niej i rozpoczêcie kolejnego okresu 1991 - ?, kiedy nale¿y przypuszczaæ, ¿e bêd± znów kszta³towa³y siê powy¿ej ¶redniej wieloletniej.
4. Ocena warunków solarnych Polski
4.1 Przebieg dobowy sk³adników bilansu radiacyjnego
Typowe dobowe przebiegi bilansu radiacyjnego i warto¶ci jego sk³adowych przedstawiono na rys. 5 dla bezchmurnego dnia letniego i zimowego w ¶rodkowej czê¶ci Polski (Sulejów j =510 21 N, l = 19 0 52 E, h npm. = 188 m).
Rys. 5 Przebieg dobowy sk³adników bilansu radiacyjnego w dniu bezchmurnym w Sulejowie

W nocy wystêpuje strata promieniowania, poniewa¿ promieniowanie s³oneczne nie uzupe³nia ubytku promieniowania d³ugofalowego. Straty te zale¿± od temperatury i zdolno¶ci emisyjnej powierzchni czynnej. Na stacjach meteorologicznych powierzchniê czynn± stanowi trawnik z ewentualn± pokryw± ¶nie¿n± w okresie zimowym.
Od wschodu S³oñca do jego kulminacji obserwujemy wzrost krótkofalowych sk³adników bilansu radiacyjnego, a nastêpnie powolny ich spadek a¿ do zachodu S³oñca. Na omawianym rysunku wyra¼nie zaznacza siê wp³yw d³ugo¶ci dnia i wysoko¶ci S³oñca nad horyzontem na obserwowane warto¶ci. W styczniu d³ugo¶æ dnia nie przekracza 8 h, a w czerwcu dochodzi do 16.5 h, natomiast wysoko¶æ S³oñca 29 stycznia osi±gnê³a 20.4 0 , podczas gdy 6 czerwca przekroczy³a podczas kulminacji 610 nad horyzontem.
Pomimo zbli¿onych w po³udnie warto¶ci bezpo¶redniego promieniowania S³oñca dochodz±ce- go do powierzchni prostopad³ej do kierunku padania promieni s³onecznych (844 Wm-2 - 6. VI i 811 Wm-2 - 29.I) powierzchnia horyzontalna otrzyma³a w tym czasie 280 Wm-2 w styczniu i 740 Wm-2 w czerwcu.
Suma dzienna promieniowania ca³kowitego by³a ponad 4 razy wy¿sza 6 czerwca (30 MJ m-2) od tej z 29 stycznia (7 MJ m-2). Udzia³ promieniowania rozproszonego w promieniowaniu ca³kowitym stanowi³ 20% - 6.VI i 27% - 29.I.96 r.
Albedo dla powierzchni trawnika wynios³o 24% 6. czerwca, a 56% 29 stycznia z uwagi na zalegaj±c± wówczas pokrywê ¶nie¿n±. Pe³ny bilans radiacyjny dla 6 czerwca by³ dodatni i osi±gn±³ 14 MJm-2, natomiast 29 stycznia tylko w ci±gu 5 godzin by³ dodatni, a suma dobowa by³a ujemna (1.2 MJm-2).
W dalszej czê¶ci niniejszego opracowania pominiemy sk³adniki bilansu radiacyjnego przynosz±ce straty w postaci promieniowania d³ugofalowego, poniewa¿ w zastosowaniach heliotechnicznych mo¿na wykorzystaæ materia³y umo¿liwiaj±ce przenikanie energii promieniowania krótkofalowego, ale ograniczaj±ce ucieczkê lub j± uniemo¿liwiaj±ce promieniowania d³ugofalowego.
Jak na to wskazuj± warto¶ci bezpo¶redniego promieniowania s³onecznego uzyskane w momencie kulminacji S³oñca na powierzchniê prostopad³± (811 Wm-2 - 29.I i 844 Wm-2 - 6.VI) mo¿na pozyskaæ znaczn± ilo¶æ energii s³onecznej w dniach o najs³abszym promieniowaniu s³onecznym zanotowanym na p³aszczy¼nie poziomej przez odpowiednie ustawienie powierzchni odbiorczej (k±t nachylenia i kierunek).
Rys. 6 Przebieg roczny promieniowania ca³kowitego

Promieniowanie ca³kowite jest t± pozycj± bilansu radiacyjnego, która obejmuje ca³± energiê s³oneczn± dochodz±c± do powierzchni Ziemi w zakresie promieniowania krótkofalowego. Dla heliotechniki jest to napromieniowanie s³oneczne na p³ask±, poziom± powierzchniê dochodz±ce z ca³ej pó³kuli niebieskiej. Jak to ju¿ powiedziano, sk³ada siê ono z promieniowania bezpo¶redniego i promieniowania rozproszonego. W przypadku, gdy nad punktem pomiarowym S³oñce jest zas³oniête przez chmury, wówczas warto¶æ promieniowania bezpo¶redniego wynosi zero, a dociera do receptora jedynie promieniowanie rozproszone.
Dla charakterystyki przebiegu rocznego promieniowania ca³kowitego wykorzystano dane dla Warszawy z okresu 1961 -1990 (rys. 7 ).
Rys. 7 Przebieg roczny ¶rednich i ekstremalnych sum miesiêcznych

Ze wzglêdu na d³ugo¶æ serii pomiarowej (30 - letni okres klimatologiczny) i po³o¿enie geograficzne Warszawy, dane te mog± byæ wykorzystane dla charakterystyki obszaru ¦rodkowej Polski. Na rysunku tym przedstawiono przebieg roczny ¶rednich i ekstremalnych sum miesiêcznych promieniowania ca³kowitego, zaznaczono te¿ przebieg promieniowania s³onecznego na górnej granicy atmosfery. Przebiegi wszystkich krzywych na tym rysunku, typowe s± dla prze- biegów promieniowania tej strefy szeroko¶ci geograficznych.
Najni¿sze sumy miesiêczne wystêpuj± w grudniu, pó¼niej rosn± do miesiêcy letnich i nastêpnie stopniowo malej± a¿ do grudnia. Sumy miesiêczne w grudniu wahaj± siê od 43 do 104, ze ¶redni± 62 MJm-2, co stanowi 1.3% sumy rocznej. Stopniowo rosn±c osi±gaj± najwy¿sze warto¶ci w czerwcu i lipcu. Najwy¿sz± ¶redni± miesiêczn± zanotowano w czerwcu (560 MJm-2), za¶ najwiêksz± amplitudê ekstremalnych warto¶ci od 395 do 686 MJm-2 w lipcu. Udzia³ ¶redniej sumy miesiêcznej czerwca w sumie rocznej wynosi ok. 16%. Okres od maja do sierpnia skupia ok. 58% sumy rocznej promieniowania ca³kowitego, podczas gdy od listopada do lutego tylko 8% tej sumy.
Rozwa¿aj±c przebieg roczny sum miesiêcznych promieniowania ca³kowitego w stosunku do tych sum na górnej granicy atmosfery mo¿na zauwa¿yæ, ¿e w grudniu do powierzchni Ziemi dochodzi w rejonie Warszawy ok. 21% promieniowania poza atmosferycznego, a od maja do sierpnia po ok. 44% w ka¿dym miesi±cu. Najwy¿sz± sumê miesiêczn± w okresie 1961 -1990, dochodz±c± do 57% promieniowania poza atmosferycznego zanotowano w sierpniu 1973 r.
W ci±gu roku do pod³o¿a w Warszawie dociera 3477 MJm-2 energii s³onecznej w postaci promieniowania ca³kowitego, obejmuj±cego po po³owie bezpo¶rednie promieniowanie S³oñca i rozproszone nieba. Udzia³ promieniowania rozproszonego w przebiegu rocznym stanowi od 47 do 48 w miesi±cach od maja do sierpnia (gdy przewa¿a promieniowanie bezpo¶rednie) do ponad 70% w grudniu i styczniu.
Sumy roczne promieniowania ca³kowitego w Warszawie wahaj± siê od 3161 MJm-2 w 1980 roku do 4013 w 1994 roku.
4.2 Próba regionalizacji i porównanie warunków solarnych krajów s±siednich
Po³o¿enie geograficzne Polski z grzbietami górskimi na po³udniu i Morzem Ba³tyckim na pó³nocy oraz nap³yw czêsto zmieniaj±cych siê mas powietrza, to warunki wp³ywaj±ce na charakter zachmurzenia, które w konsekwencji silnie oddzia³uje na przestrzenny rozk³ad promieniowania ca³kowitego w Polsce.
Okre¶lenie przydatno¶ci poszczególnych regionów Polski dla potrzeb energetyki s³onecznej oparto na takich kryteriach jak: liczba godzin ze s³oñcem, sumy miesiêczne i roczne promieniowania ca³kowitego, przezroczysto¶æ atmosfery (w tym wp³ywy antropogeniczne), albedo pod³o¿a, d³ugo¶æ i czas wyst±pienia nieprzerwanych okresów dop³ywu bezpo¶redniego promieniowania S³oñca oraz ocena warunków lokalnych.
Wydzielono 11 regionów, które uszeregowano wed³ug przydatno¶ci dla energetyki s³onecznej (rys. 8 ) :
Rys. 8 Regiony helioenergetyczne Polski

I Nadmorski
II Pomorski
III Mazursko - Siedlecki
IV Suwalski
V Wielkopolski
VI Warszawski
VII Podlasko - Lubelski
VIII ¦l±sko - Mazowiecki
IX ¦wiêtokrzysko-Sandomierski
X Górno ¦l±ski
XI Podgórski
Zdecydowanie najkorzystniejsze warunki solarne obserwujemy w pasie nadmorskim, gdzie
od kwietnia do wrze¶nia wystêpuj± najwy¿sze sumy promieniowania ca³kowitego i najwiêcej godzin us³onecznienia.
Skupienie w tym okresie ponad 70% ¶redniej sumy rocznej promieniowania ca³kowitego, która np. w Ko³obrzegu przekracza 3800 MJm-2 (1056 KWh m-2) ¶wiadczy o uprzywilejowaniu tego regionu.
Wyró¿niaj±cym siê te¿ regionem jest Podlasko - Lubelski ze wzglêdu na czêsty nap³yw suchych mas powietrza z nad Ukrainy. Najmniej korzystne warunki obserwujemy w regionach Podgórskim, Suwalskim, Warszawskim i Górno¶l±skim.
W regionach Górno¶l±skim i Warszawskim na ich przydatno¶æ rzutuj± zanieczyszczenia powietrza pochodzenia przemys³owego, natomiast w regionie Podgórskim wp³ywa zachmurzenie typu orograficznego, szczególnie uwidaczniaj±ce siê w czerwcu znacznie ograniczaj±c wówczas dop³yw bezpo¶redniego promieniowania S³oñca. W regionie tym ze wzglêdu na du¿e zró¿nicowanie wysoko¶ci npm zauwa¿a siê korzystniejsze warunki solarne na szczytach górskich, szczególnie tych powy¿ej 1000 m npm.
Porównanie warunków solarnych Polski z innymi krajami europejskimi przedstawiono w tabl. 2
Tabela. 2 Sumy roczne promieniowania ca³kowitego i us³onecznienia w wybranych miejscowo¶ciach
| Miasto | Po³o¿enie geograficzne | Promieniowanie ca³kowite | Us³onecznienie |
| | j0 N | l0 E | H npm. | [MJ m-2 rok] | [h] |
Helsinki St. Petersburg Sztokholm Kowno Gdynia Ko³obrzeg Suwa³ki Miko³ajki Hamburg Poczdam Warszawa Londyn Kijów Zakopane Pary¿ Wiedeñ Budapeszt Rzym | 60 0 19' 59 0 18' 59 0 21' 54 0 53' 54 0 31' 54 0 11' 54 0 06' 53 0 47' 53 0 39' 52 0 23' 52 0 16' 51 0 31' 50 0 24' 49 0 18' 48 0 49' 48 0 15' 47 0 26' | 24 0 58' 30 0 18' 18 0 04' 23 0 53' 18 0 33' 15 0 35' 22 0 57' 21 0 35' 10 0 07' 13 0 06' 20 0 59' 0 0 07' 30 0 27' 19 0 57' 2 0 30' 16 0 22' 19 0 11'
| 48 72 30 73 22 16 193 127 49 110 130 77 121 857 50 202 130 131 | 3495 3369 3479 3744 3667 3830 3525 3636 3421 3643 3477 3402 4230 3556 4068 3881 4320 4968 | 1740 1700 1700 1700 1624 1618 1577 1598 1533 1677 1600 1530 1877 1464 1658 1716 1830 2445 |
W takich krajach jak Szwecja, Niemcy, Francja pracuj± ju¿ urz±dzenia wykorzystuj±ce energiê s³oneczn± i dlatego mo¿na stwierdziæ porównuj±c sumy roczne promieniowania ca³kowitego i us³onecznienia, ¿e warunki solarne Polski pozwalaj± na wykorzystanie ich do celów u¿ytkowych.
5. Mo¿liwo¶ci wykorzystania informacji aktynometrycznej
Gromadzone przez s³u¿bê aktynometryczn± Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej dane pomiarowe i przetworzone na ich podstawie informacje aktynometryczne znajduj± wielorakie zastosowanie w wielu dziedzinach gospodarki narodowej i dla celów naukowych. Dane te mog± byæ wykorzystane :
1. Do obliczeñ bilansu cieplnego powierzchni czynnej w tym:
- danych o bilansie radiacyjnym i jego sk³adnikach
- do obliczeñ parowania z ró¿nych powierzchni czynnych
- do oceny wilgotno¶ci gleby
- do okre¶lenia temperatury powierzchni czynnej
2. Dla projektowania inwestycji i w budownictwie:
- przy obliczeniach re¿imu cieplnego budynków
- przy obliczeniach deficytu ciep³a
- do obliczeñ temperatury ¶cian zewnêtrznych i innych konstrukcji os³aniaj±cych
- do obliczeñ mocy systemów ogrzewczych i klimatyzacji
- przy obliczeniach promieniowania s³onecznego dop³ywaj±cego do powierzchni wewnêtrznych i czasu ich nas³onecznienia
- przy obliczeniach o¶wietlenia naturalnego
- przy projektowaniu obiektów heliotechnicznych i heliotermicznych (S³oñce jako ¼ród³o energii)
- konwersja fototermiczna
- konwersja fotowoltaiczna
- konwersja fotochemiczna
3. W planowaniu bie¿±cym i perspektywicznym:
- do rozchodu paliw
- czasu trwania okresu ogrzewczego
- surowo¶æ okresu ogrzewczego
- do planowania rozchodów energii elektrycznej
4. W codziennej dzia³alno¶ci organów gospodarki narodowej
- w naukowej i praktycznej dzia³alno¶ci ró¿nych organów gospodarki rolnej
- do oceny bilansu cieplnego pól rolnych
- do obliczeñ parowania z pokrywy ro¶linnej, deficytów parowania, transpiracji i okre¶lenia potrzeb wodnych
- do okre¶lenia produktywno¶ci fotosyntezy i urodzaju kultur rolnych
- do planowania rozchodu wody (osuszanie, nawadnianie) i norm potrzeb wodnych
- do obliczania temperatur powierzchniowych (max) np. dróg asfaltowych, nagrzewania siê przewodów, tajania ¶niegu, go³oledzi itp.
- do obliczania temperatur optymalnych dla higieny przechowywania ¿ywno¶ci i jej transportu
- wp³ywu spektrum s³onecznego na degradacjê materia³ów (starzenie siê tworzyw sztucznych)
5. Do oceny warunków bytowych cz³owieka i zwierz±t:
- do okre¶lania wp³ywu promieniowania s³onecznego na stan cieplny i warunki dzia³alno¶ci ¿yciowej cz³owieka
- do okre¶lania wp³ywu promieniowania s³onecznego na stan cieplny zwierz±t
6. W zakresie lecznictwa i profilaktyki
7. W systemie s³u¿by hydrologiczno - meteorologicznej:
- do polepszenia jako¶ci danych o zachmurzeniu i stanie pogody
- do oceny zmêtnienia atmosfery (suchej i czystej, zawarto¶ci wilgoci i aerozolu) i ogólnego t³a zanieczyszczenia atmosfery
- do opracowania prognoz meteorologicznych i hydrologicznych
- w ekspertyzach klimatologicznych
- do racjonalizacji sieci aktynometrycznej
Artyku³ ten pochodzi ze "starego" serwisu ekologika.com i zosta³ po raz pierwszy opublikowany w 2001 r. W zwi±zku ze zmian± oprogramowania artyku³ ten publikujemy ponownie. Jednocze¶nie informujemy, ¿e jego poprzednia wersja *.html jest dostêpna w archiwum.
Powy¿szy tekst zosta³ pierwotnie wyg³oszony w ramach konferencji zorganizowanej przez Netmark Dom Ekologiczny. w 1998 roku.
Promocje: