Solenergi

Solenergi er energien i lyset fra Solen. Solens lyseffekt i Jordens afstand, er ca. 1367 W/m² målt vinkelret i forhold til solen. Soleffekten (solarkonstanten, S₀) 1367 W/m² svarer til 1367 J/m² per sekund. Potentialet for solenergi er enormt, siden omkring 200.000 gange er verdens samlede daglige elproduktionskapacitet modtaget af Jorden hver dag i form af solenergi. ^[2]

Hvis solceller med en virkningsgrad på 8% dækkede de sorte små cirkelskiver på jorden, kunne hele jorden energibehov dækkes. Dog kræver det, at man kan gemme energien til om natten – eller sende energien til den side af jorden der er i skygge.
Hvis S2P,CR5-solpaneler (inkl. brændstofgenerering) har en virkningsgrad på 8%, kunne jordens brændstofbehov dækkes af overfladearealet svarende til de sorte cirker på jordoverfladen.^[1] S2P,CR5-solpaneler ville sagtens kunne anvendes i Danmark, men der skal så anvendes ca. dobbelt areal, i forhold til tættere ved ækvator og vi skal gemme brændstof fra sommerhalvåret til vinterhalvåret.

Solindstråling målt i kWh per m² per år vist med farvekoder i Danmark.

Solens energi, vist som funktion af bølgelængden. Virkningen af atmosfærens filtrering kan ses, da der både er vist bølgelængdefordelingen udenfor jordens atmosfære (rød) og i klart vejr ved havoverfladen (orange/sennepsfarvet). Forskellen skyldes hovedsageligt CO₂ og vanddamp. Mennesket kan se bølgelængder mellem ca. 400nm(indigo)-780nm(rød).

Oversigt over energibalancen

Ved jordoverfladen om dagen uden skyer mellem solen og målepunktet vil soleffekten, efter at være blevet filtreret af atmosfæren, være ca. 1000 W/m² målt vinkelret i forhold til solen. Nogle kalder en lyseffekt på 1000 W/m² for 1 sol eller på engelsk 1 sun.

Da denne soleffekt afhænger af den vej som sollyset går igennem atmosfæren, er denne effekt naturligvis lavere når solen ikke står i zenit. Står solen ikke i zenit tager solstrålerne en skrå vej og dermed længere vej gennem atmosfæren. Atmosfæren virker som et filter og beskytter os delvist mod stråling fra verdensrummet (især fra solen). Står solen derimod i zenit kommer solens stråler direkte ind mod jorden, hvorved der er det mindste tab. Breddegraden på jorden hvor solen står i zenit skifter over året mellem nordlige og sydlige vendekreds. De gule og orange områder på kortet afspejler hvor solens stråler over året sendes lodret ind mod jorden.

Et andet eksempel er solbadning. Her bruner solen også allermest ved middagstid når man ligger ned, hvor solen står lige over hovedet på os, – morgen og aften står solen lavt og skal dermed gennem mere luft, inden den når ned på jordoverfladen.

Ved nogle få situationer kan lyseffekten godt blive højere end ca. 1000 W/m² ved jordoverfladen. Det kan ske, hvis målepunktet udover det direkte sollys, også får indirekte sollys fra f.eks. en vandoverflade eller skyer.

Energi modtaget fra solen

Solens totalindstråling til Jorden oven for atmosfæren	5,6 · 1024 J år-1 (joule pr. år)
Den indstråling, der når gennem atmosfæren til jordoverfladen ved havniveau (næsten kun λ = 200 – 2500 nm)	3,8 · 1024 J år-1

Den fladerelevante indstråling på jordoverfladen og i klart vejr er afhængig af breddegrad og årstid, som f.eks.:

Sommersolhverv ved Nordpolen	27 · 106 J m-2 d-1 (joule pr m² og pr dag)
Sommersolhverv ved den nordlige vendekreds	30,5 · 106 J m-2 d-1
Vintersolhverv inden for den nordlige polarkreds	0
Vintersolhverv ved ækvator	24,5 · 106 J m-2 d-1

PS10 sol-kraft tårnet nær Sevilla.

Udnyttelse af solens energi

For at udnytte energien i solstråler må den først omformes til anden energi – via eksempelvis:

• Solkraft – resultat: elektrisk energi.
• Solvarme – resultat: varme – termisk energi. Heliac
• Luftsolfanger - resultat: ventilation
• Kunstig fotosyntese
  • S2P,CR5-solpaneler – resultat: metanol, ætanol....
• Planter med klorofyl; fotosyntese – resultat; kulhydrat (sukker, cellulose...), carbonhydrider (terpentin, olie...), aminosyrer (enzymer, proteiner...), fedtstoffer.