Ponad 70 % z przytoczonych wartości przypada na miesiące kwiecień – wrzesień, co jest uwarunkowane kątem padania promieni słonecznych, co obrazuje poniższy rysunek:
Wartość użyteczna promieniowania słonecznego jest funkcją promieniowania bezpośredniego Hb padającego na powierzchnię absorbera, promieniowania rozproszonego Hr, kąta padania promieni słonecznych, nachylenia powierzchni odbierającej promieniowanie słoneczne (absorbera – dla kolektorów słonecznych i powierzchni półprzewodnikowych ogniw dla modułów fotowoltaicznych) oraz współczynnika odbicia promieniowania słonecznego od powierzchni. Zależność ta wyrażona jest wzorem:
gdzie:
Rb – współczynnik zgodności pochylenia powierzchni;
ρ - bezwymiarowy współczynnik odbicia od powierzchni;
Θ, Θz– kąty jak na rysunku
Zdefiniowanie kątów padania promieniowania słonecznego
Wartość współczynnika odbicia od powierzchni zmienia się w przedziale od 0 (dla najsłabiej odbijających powierzchni) do 1 (silnie odbijających powierzchni) Przykładowo: ρ = 0,2 – 0,5 (ziemia nie porośnięta), ρ = 0,4 – 0,7 (skały), ρ = 0,7 – 0,9 (powierzchnia wody), ρ = 0,9 – 0,95 (śnieg).
Najważniejszym aspektem limitującym zakres możliwości wykorzystania energii słonecznej jest duża zmienność warunków solarnych w ciągu całego roku.. Potencjał energii słonecznej można więc oszacować z dość dużą dokładnością, ułatwiającą podejmowanie decyzji na etapie planowania inwestycji. W celu zilustrowania zmienności ilości energii docierającej do powierzchni ziemi. W tabeli zestawiono godzinowe sumy miesięczne z 21 letniego okresu. W tabeli tej zamieszczono również sumę roczną energii i jej odchyłkę od wartości średniej obliczonej dla prezentowanego okresu. Sumy energii w poszczególnych latach różnią się od wartości średniej nie więcej niż ±15%. Roczne wahania ilości energii w poszczególnych miesiącach charakteryzują się dużą klimatyczną regularnością.
Sumy miesięczne [kW·h/miesiąc/m2] i roczne [kW·h/rok/m2] oraz odchylenie od wartości średniej 945,5 w [%] w okresie od 1980 do 2000
Ilość energii dostępna w styczniu jest wielokrotnie mniejsza od ilości energii w miesiącach wiosenno - letnich.
Zmienność ilości energii słonecznej w ciągu roku utrudniają bardzo jej wykorzystanie w zastosowaniach całorocznych. W celu zapewnienia wymaganej mocy w ciągu całego roku system należy brać pod uwagę również najgorsze warunki nasłonecznienia czyli okres jesienno - zimowym. Powoduje to że system musi posiadać wystarczającą powierzchnią do zaspokojenia potrzeb energetycznych. W tak dobranym systemie ilość energii będzie z kolei wielokrotnie większa w miesiącach wiosenno - letnich.
Dlatego najlepszą efektywnością charakteryzują się systemy optymalizowane do zastosowań sezonowych – w przypadku cieplnych kolektorów słonecznych, lub systemy zintegrowane z siecią energetyczną dla siłowni fotovoltaicznych.
Wpływ nachylenia płaszczyzny odbiornika (modułu fotowoltaicznego lub/i kolektora cieplnego) na ilość produkowanej energii elektrycznej lub/i cieplnej