Stralingshoek

Opgave a

Zie linker afbeelding hieronder. 53° betekent dat de hoek tussen de normaal (de lijn loodrecht op het aardoppervlak) en de richting waaruit de zonnestralen komen 53° is. Als je vanaf deze plaats naar de horizon kijkt kijkt je in de richting van de raaklijn aan het aardoppervlak. Omdat de hoek tussen de normaal en het horizon 90° is is de hoek tussen de zon en de horizon 90 - 53 = 37°.

Opgave b

Zie rechter afbeelding hieronder. Vanuit de hoek van 37° gezien is 1,0 de overstaande zijde. De zijde die we willen uitrekenen (x) is in deze driehoek de schuine zijde. Voor de overstaande en schuine zijde geldt

sin α = overstaand / schuin

Hieruit volgt

schuin = overstaand / sin α = 1,0 / sin 37° = 1,6616

De lichtbundel wordt dus in een richting uitgerekt met een factor 1,6616 en uitgesmeerd over een een 1,6616 keer zo groot oppervlak. Afgerond een 1,7 keer zo groot oppervlak.

Opgave c

In Nederland wordt de straling uitgesmeerd over een 1,6616 keer zo groot oppervlak. De intensiteit per m² aardoppervlak wordt hierdoor 1,6616 keer zo klein als op de evenaar. Dit betekent een intensiteit van

960 / 1,6616 = 577,756 W/m²

Afgerond 5,8·10² W/m².

Opgave d

Wanneer we dezelfde berekening als in de vorige vraag maken met 61° in plaats van 37° vinden we voor de zomer dat de straling wordt uitgesmeerd over een gebied dat 1/sin 61° = 1,1434 keer zo groot is. De intensiteit wordt dan 960 / 1,1434 = 839,601 W/m²

Voor de winter vinden we een 1/sin 13,5° = 4,2837 keer zo groot oppervlak en de intensiteit wordt dan 960 / 4,2837 = 224,105 W/m²

Dit betekent dat de intensiteit per m² aardoppervlak in de zomer 839,601 / 224,105 = 3,74646 keer zo groot is als in de winter. Afgerond is dit 3,7 keer groter.

(Enige verschillen tussen zomer en winter zijn de 61° en 13,5°. Makkelijkere berekening is om alleen het relatieve verschil uit te rekenen: sin 61°/sin 13,5 ° is ook 3,74646)

Opgave e

Om zoveel mogelijk energie op te vangen kan een zonnepaneel het best zó gericht worden dat de zonnestraling loodrecht op het zonnepaneel valt. In de zomer is de zonnehoogte 37° + 23,5° in de winter is de zonnehoogte 37°-23,5°. De gemiddelde zonnehoogte over het hele jaar is 37°. Een zonnepaneel kan dus het beste een hoek van 37° met het horizontale vlak maken, gericht op het zuiden.

Overigens zal het aantal momenten dat de zon daadwerkelijk loodrecht op het zonnepaneel schijnt klein zijn. De hoeken die in deze vraag staan zijn steeds de hoogste hoek die op een dag bereikt wordt. Meestal zal de hoek groter of kleiner dan het gemiddelde zijn. Bovendien staat de zon meestal niet in het zuiden. Hij komt op in het oosten en gaat onder in het westen.

Vraag over opgave "Stralingshoek"?

Typ hier je vraag

Stel je vraag     Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers