Үзсэн: 0 Зохиогч: Сайтын редактор Нийтлэх хугацаа: 2025-06-12 Гарал үүсэл: Сайт
Цаг уурчдын хувьд 'нарны гэрэл' цаг яагаад тийм чухал байдаг, эсвэл нарны фермүүд яагаад 'цацрагийн' мэдээллийг алт шиг цуглуулдаг талаар та бодож байсан уу? Хариулт нь жижигхэн боловч хүчирхэг хэрэгсэл: Пиранометр. Цаг уурын станц, нарны зайн хавтангийн орой дээр ихэвчлэн тавьдаг энэ жижиг, даруухан төхөөрөмж нь нарны эрчим хүчний талаарх бидний ойлголтод гол үүрэг гүйцэтгэсэн. Энэ нийтлэлд пиранометр юу хийдэг, нарны гэрлийг хэрхэн өгөгдөл болгон хувиргадаг, хотыг эрчим хүчээр хангахаас эхлээд тариа тарих хүртэл яагаад чухал болохыг тайлбарлах болно. Үндсэн зүйлээс эхэлцгээе.
Эхлээд энэ нэр томъёог задалцгаая. Пиранометр нь хэмждэг төхөөрөмж дэлхийн цацрагийг бөгөөд энэ нь гадаргуу дээр хэвтээ чиглэлд тусах нарны гэрлийн нийт хэмжээ юм. Үүнд нарны шууд тусгал, сарнисан гэрлийн аль аль нь орно. Үүнийг тодорхой байршилд нарны эрчим хүч хэр их байгааг тодорхой хугацаанд хэмждэг 'нарны гэрлийн хэмжигч' гэж төсөөлөөд үз дээ.
Энэ хэмжилт яагаад чухал вэ? Цэгүүдийг холбоно уу.
Хөдөө аж ахуй: Газар тариалан нь фотосинтезийн үйл ажиллагаанд нарны гэрэл шаарддаг. Судлаачид болон фермерүүд пиранометрийг өдөр бүр GHI-ийг хянах зорилгоор ашигладаг. Тэд хүлэмжийн гэрлийн түвшинг оновчтой болгох, эсвэл тарих хамгийн сайн цагийг тодорхойлох боломжтой.
Нарны эрчим хүч: Нарны хавтан нарны гэрлийг цахилгаан болгон хувиргадаг. Инженерүүд GHI-ийн үнэн зөв мэдээлэлгүйгээр цахилгаан эрчим хүчний нөөцийг төлөвлөх, нарны фермийн гарцыг урьдчилан таамаглах, хавтангийн үр ашгийг үнэлэх боломжгүй юм.
Цаг агаарын урьдчилсан таамаглал Нарны туяа дэлхийн цаг уурыг хариуцдаг. Цаг уурчид пиранометр ашиглан температурын хэлбэлзэл, шуурганы хэв маягийг урьдчилан таамаглах загварыг бий болгодог.
Пиранометр хэмжүүр нь манай гаригийн системийг тэжээдэг үл үзэгдэх түлш юм. Энэ өгөгдлийг салбарууд шийдвэр гаргахад ашигладаг.
Мэдрэгч нь а-ийн цөм юм пиранометр . Энэ нь нарны гэрлийг цахилгаан дохио болгон хувиргадаг жижиг боловч боловсронгуй бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хамгийн алдартай мэдрэгчийн хоёр технологийг авч үзье.
Пиранометрийн ихэнх нь дээр тулгуурласан термопил мэдрэгч дээр тулгуурладаг Seebeck Effect . Хоёр металлыг хооронд нь холбоход уулзварууд илүү халуун байвал хүчдэл үүснэ. Энэ нь нарны гэрэлд ингэж ажилладаг:
Мэдрэгч нь хоёр уулзвараар тоноглогдсон: халуун уулзвар (нүүрстөрөгчийн хар гэх мэт гэрлийг шингээдэг материалаар бүрсэн), хүйтэн уулзвар (орчны температурыг хэмжихийн тулд сүүдэрлэдэг).
Нарны туяа уулзварыг халаана. Хүйтэн ба халуун уулзваруудын хоорондох температурын зөрүү нь нарны цацрагтай пропорциональ хүчдэл үүсгэдэг.
Энэ хүчдэлийг олшруулж, дараа нь унших боломжтой болгон хувиргадаг (жишээлбэл, кв. метр Вт / м2 тутамд ватт).
Термопил нь удаан эдэлгээтэй, хариу үйлдэл үзүүлэх чадвартай, өргөн хүрээний (200-4000 нм) ажиллах чадвартай тул нарны энергийн ихэнх хэсгийг авах боломжийг олгодог тул алдартай болсон.
Зарим пиранометр нь гэрэлд өртөх үед гүйдэл үүсгэдэг хагас дамжуулагч төхөөрөмж болох фотодиодыг ашигладаг. Фотодиодууд нь термопилээс ялгаатай нь тодорхой долгионы уртад (жишээлбэл харагдах гэрэл) илүү мэдрэмтгий байдаг боловч бага гэрлийн нөхцөлд үр дүн багатай байдаг. Тэдгээрийг ихэвчлэн нарны спектрийг дуурайдаг шүүлтүүртэй хамт ашигладаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийг гадаа удаан хугацаагаар ашиглахад нарийвчлал багатай байдаг.
Бүх пиранометр GHI-ийг ижил хэмждэггүй. Тэд GHI-ийг хэр сайн хэмжиж байгааг гурван параметрээр тодорхойлдог.
Мэдрэмж : Нэгж нарны гэрэлд мэдрэгчээс үүсгэсэн хүчдэл/гүйдлийн хэмжээ (жишээ нь 10 уВ/Вт/м2 нь 1 мВ үүсгэдэг 100 Вт/м2 нарны гэрэлтэй тэнцэнэ). Өндөр мэдрэмж нь жижиг өөрчлөлтийг илүү сайн илрүүлэх боломжийг олгодог.
Хариу өгөх хугацаа: Мэдрэгч нарны гэрлийн өөрчлөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэх хурд. Хажуугаар өнгөрч буй үүл эсвэл нарны өнцгийн өөрчлөлтийг хянахын тулд хурдан хариу өгөх хугацаа чухал (=1 сек).
Спектр: Мэдрэгчийн илрүүлж чадах долгионы уртын хүрээ. 280-2800 нм (хэт ягаан туяанаас хэт улаан туяаны спектрийг хамардаг) оновчтой болгосон пиранометр нь нарны бүх спектрийг авах болно.
Одоо бид пиранометрүүд хэрхэн ажилладагийг мэдэж байгаа тул практик дээр хэрхэн ажилладагийг харцгаая.
Дэлхий даяар цаг уурын станцууд загваруудаа пиранометр дээр тулгуурладаг. Жишээ болгон:
Урьдчилан таамаглал: Цаг уурчид GHI-ийн чиг хандлагыг хянаж, үүлний туяа хэзээ нарны гэрлийг хааж, газрыг хөргөхийг урьдчилан таамаглах боломжтой. Эсвэл нарны хүчтэй туяа агаарыг халааж, аянга цахилгаантай байх үед.
Уур амьсгалын хяналт: Урт хугацааны GHI-ийн өгөгдөл нь дэлхийн халаалтыг судлахад эрдэмтдэд тусалдаг. GHI-ийн бууралт нь цаг агаарын төлөв байдал эсвэл агаарын бохирдуулагч өөрчлөгдөж байгааг илтгэнэ.
Алслагдсан бүс нутагт газар дээр суурилсан пиранометр нь хиймэл дагуулын өгөгдлийг баталгаажуулах боломжтой. Жишээлбэл, хэрэв хиймэл дагуул элсэн цөлийн бүсэд нарны гэрлийг 500 Вт/м2 гэж тооцсон бол газар дээрх пиранометр энэ тооцоог батлах эсвэл засах боломжтой.
Пиранометр нь нарны фермүүд болон дээврийн суурилуулалтанд зайлшгүй байх ёстой. Тэдгээрийг хэрхэн ашигладаг вэ:
Гүйцэтгэлийн хяналт: Ашиглалтын хэмжээний нарны фермд олон пиранометр ашиглан бодит GHI (дэлхийн дулааны индекс) 'дулаарал' буюу тухайн бүс нутгийн нарны дундаж гэрэлтэй харьцуулж болно. Хэрэв GHI нь хүлээгдэж байснаас бага боловч эрчим хүчний гаралт бага хэвээр байвал энэ нь бохир хавтанг цэвэрлэх шаардлагатай байгааг илтгэнэ.
Сайтын үнэлгээ Шинэ нарны ферм барихын өмнө хөгжүүлэгчид пиранометр ашиглан өөрийн өмчийн GHI-ийн зураглалыг гаргадаг. Өндөр GHI (жишээ нь 6 кВт/м2/хоног) бүхий налуу нь хойд зүг рүү харсан сүүдэртэй газраас илүү сайн ажиллах болно.
Судалгаа ба хөгжүүлэлт: R&D лабораториуд өндөр нарийвчлалтай пиранометр ашиглан шинэ хавтангийн материалыг туршиж, хяналттай GHI-ийн дагуу үр нөлөөг нь харьцуулдаг.
Пиранометрийг тариаланчид, агрономчид ургах нөхцлийг оновчтой болгохын тулд ашигладаг.
Хүлэмж: Хэт их гэрэл ургамлыг шатаадаг бол хэт бага нарны гэрэл ургалтыг саатуулдаг. Пиранометр нь GHI-ийг бодит цаг хугацаанд хэмжиж, гэрлийн 'зөв' түвшинг хадгалахын тулд шаардлагатай бол сүүдэр эсвэл нэмэлт LED-үүдийг идэвхжүүлдэг.
Тариалангийн загварчлал: Эрдэмтэд янз бүрийн ургамал (жишээлбэл, улаан лооль ба улаан буудай) GHI өөрчлөлтөд хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлдэгийг судалдаг. Жишээлбэл, нарны гэрлийн оргил үед улаан лооль цэцэглэн хөгжихийн тулд дор хаяж 400 Вт/м2 шаардлагатай болохыг судалгаагаар тогтоожээ.
Гадна газар тариалан: Пиранометрийг тариаланчид задгай талбайд хэзээ тарих эсвэл хураахаа шийдэхийн тулд ашигладаг. Хэрэв GHI гэнэт унавал (жишээлбэл, түймрийн утааны улмаас) чанар муутай ургац авахгүйн тулд ургац хураалтыг хойшлуулах шаардлагатай байж магадгүй юм.
Танд тохирох пиранометр нь танд хэрэгтэй зүйлээс хамаарна.
Нарийвчлал Шинжлэх ухааны судалгаанд зориулж өндөр мэдрэмжтэй, хамгийн бага шилжилт хөдөлгөөнтэй (жилд = 1%) термопил мэдрэгчийг худалдаж аваарай.
Бат бөх чанар: Гадаа ашиглахын тулд бүтээгдэхүүн нь цаг агаарт тэсвэртэй (тоос шороо, бороо, хэт температурт тэсвэртэй) байх ёстой.
Өргөдөл. Хүлэмжийн тариаланч өдөр тутмын гэрлийн хэлбэлзлийг хянах хурдан хариу үйлдэл бүхий мэдрэгчийг урьтал болгож болно. Гэсэн хэдий ч цаг уурын станцад урт хугацааны тогтвортой байдал хэрэгтэй болно.
Тэд 'нарны гэрлийн тоолуур'-аас илүү бөгөөд нар болон өдөр тутмын амьдралын хоорондох гүүр юм. Тэдний хэмжилтийг инновацийг жолоодох, мэдээлэлтэй шийдвэр гаргахад ашигладаг. Тэдгээрийг хэрхэн, хаана ашиглаж байгааг ойлгох нь манай гарагийг тэтгэж буй үл үзэгдэх энергийг үнэлэх боломжийг бидэнд олгодог.
Дараагийн удаад нарны зайг харах, эсвэл цаг агаарын мэдээг шалгахын тулд цаг агаарын програм ашиглах үед нарны гэрлийг өгөгдөл болгон хувиргах пиранометр хаа нэгтээ шаргуу ажилладаг гэдгийг санаарай.
