Panells d'energia
solar fotovoltaica

Instal·lació d'energia solar tèrmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Irradiació solar

Irradiació solar

La irradiació solar és la magnitud que mesura l'energia per unitat d'àrea de radiació solar incident en una superfície col·locada en un lloc i rang de temps ben especificats.

La irradiació solar a la superfície terrestre és, des del punt de vista tècnic, l'addició en un interval de temps determinat de la radiància solar filtrada per la interposició de l'atmosfera.

El valor de la irradiació solar a la superfície depèn de l'època de l'any, de la latitud, la climatologia local i les hores del dia.

Origen de la irradiació solar

L'origen de la radiació electromagnètica provinent del Sol. La radiació solar és la reacció de fusió nuclear que es produeix constantment a l'interior del Sol. En la reacció nuclear dos nuclis d'hidrogen es combinen per formar un nucli d'heli. Mitjançant aquesta fusió de nuclis s'allibera una gran quantitat d'energia. L'hidrogen constitueix el 74,9% de la massa del Sol, i l'heli el 23,8% (en lleu però constant increment) i només el 1,3% restant correspon a altres elements químics.

La calor generada per la reacció de fusió nuclear és responsable que el Sol sigui una gegantina massa incandescent, i que la superfície exterior tingui una temperatura aproximada de 5.505 ° C. Com qualsevol cos incandescent, el Sol emet radiació electromagnètica en un ampli rang de longituds d'ona (o freqüències) que abasten des de l'ultraviolat fins a l'infraroig, la màxima intensitat està a la regió que la vista humana s'identifica com la groga de l'arc de Sant Martí. S'anomena espectre de radiació solar aquesta distribució de longituds d'ona, la major part del qual és invisible a l'ull humà.

Tipus de irradiacions solars

Hi ha diversos tipus mesurats d'irradiància solar.

  • La irradiació solar total
  • La irradiació normal directa
  • La irradiació horitzontal difusa o la radiació de cel difús
  • La irradiació horitzontal global

La irradiació solar total és una mesura de la potència solar a totes les longituds d'ona per unitat d'àrea incident en l'atmosfera superior de la Terra. Es mesura la perpendicular a la llum solar entrant. La constant solar és una mesura convencional de la irradiació solar total mitjana a una distància d'una unitat astronòmica.

La irradiació normal directa, o radiació de feix, es mesura en la superfície de la Terra en una ubicació donada amb un element de superfície perpendicular al Sol. Exclou la radiació solar difusa (radiació dispersada o reflectida pels components atmosfèrics). La irradiància directa és igual a la irradiància extraterrestre per sobre de l'atmosfera menys les pèrdues atmosfèriques degudes a l'absorció i dispersió. Les pèrdues depenen de l'hora del dia (longitud de la trajectòria de la llum a través de l'atmosfera segons l'angle d'elevació solar), la coberta de núvols, el contingut d'humitat i altres continguts. La irradiància sobre l'atmosfera també varia amb l'època de l'any (a causa de que la distància al sol varia),

La irradiació horitzontal difusa o la radiació de cel difús és la radiació en la superfície de la Terra a partir de la llum dispersada per l'atmosfera. Es mesura en una superfície horitzontal amb radiació provinent de tots els punts del cel, excloent la radiació solar provinent del disc solar. Gairebé no hi hauria irradiació horitzontal difusa en absència d'atmosfera.

La irradiació horitzontal global és la irradiància total del sol sobre una superfície horitzontal a la Terra. És la suma de la irradiància directa (després de tenir en compte l'angle zenital solar del Sol z) i la irradiància horitzontal difusa.

Propagació de la irradiació solar

La radiació electromagnètica del Sol es propaga en el buit amb l'anomenada velocitat de la llum, que és d'aproximadament 299.792 km / s. Això significa que la seva energia flueix amb aquesta velocitat. La mesura física d'aquest flux és la potència, la quantitat d'energia que flueix per unitat de temps. La unitat estàndard internacionalment usada per a la potència és el watt (W).

La irradiació solar pot mesurar-se en l'espai o en la superfície de la Terra després de l'absorció i dispersió atmosfèrica. La irradiació en l'espai és una funció de la distància al Sol, el cicle solar i els canvis de cicle creuat. La irradiació en la superfície de la Terra també depèn de la inclinació de la superfície de mesurament, l'altura del sol sobre l'horitzó i les condicions atmosfèriques. La irradiància solar afecta el metabolisme de les plantes i el comportament animal.

Després de sortir de la superfície del Sol la radiació solar s'expandeix de manera gairebé homogeni i constant en el temps a través de l'espai circumdant, salvo per la cíclica influència de les taques solars (cicle solar). La potència de radiació solar es distribueix així sobre la superfície d'una esfera el radi augmenta constantment amb la velocitat de la llum, disminuint el seu valor per unitat d'àrea com la inversa del quadrat d'aquest ràdio. Quan aquest front d'ona esfèric arriba a l'atmosfera de la Terra (on dit ràdio pren el valor de la distància de la Terra al Sol, uns 150 milions de quilòmetres), la potència per unitat d'àrea de l'espectre total de la radiació (irradiància solar fora de l'atmosfera) és d'aproximadament 1.367 W / m².

irradiància espectral

La radiació solar és reflectida, absorbida o dispersada per l'atmosfera terrestre a causa de l'acció d'àtoms, molècules, ions, gasos dissolts i partícules en suspensió (gotes d'aigua, pols, cendres de volcans ...). Molècules com les d'oxigen (O 2 ), aigua (H 2 0), diòxid de carboni (CO 2 ) i ozó (O 3 ) tenen un fort impacte perquè absorbeixen radiació solar en amplis rangs (anomenats bandes d'absorció) de longitud d'ona .

Així mateix, en les aplicacions de la irradiància solar cal tenir en compte els rangs de longituds d'ona involucrades, que poden ser molt diferents en cada cas. El resultat és que la irradiància solar directa sobre la superfície terrestre, en un dia clar quan el Sol està en el zenith, es redueix a uns 1.050 W / m².

Importància de la irradiació solar a l'energia solar

Les xifres d'irradiació solar s'utilitzen per planificar el desplegament dels sistemes d'energia solar. En molts països, les xifres es poden obtenir d'un mapa d'insolació o de taules d'insolació que reflecteixen dades dels 30 als 50 anys anteriors. Diferents tecnologies d'energia solar són capaços d'utilitzar diferents components de la irradiació total.

Si bé els panells solars fotovoltaics solars poden convertir en electricitat tant la irradiació directa com la irradiació difusa, l'energia solar concentrada només pot funcionar de manera eficient amb la irradiació directa, de manera que aquests sistemes són adequats només en llocs amb una nuvolositat relativament baixa .

A causa que els panells dels col·lectors solars gairebé sempre estan muntats en un angle cap al sol, la insolació s'ha d'ajustar per evitar estimats que són inexactament baixos per a l'hivern i incorrectament alts per a l'estiu. Això també vol dir que la quantitat de sol que cau sobre un panell solar a latituds altes no és tan baixa en comparació amb una a l'equador com la que es veuria si només es considera la insolació en una superfície horitzontal.

Els panells fotovoltaics es classifiquen en condicions estàndard per determinar la qualificació de la Viquipèdia (watts pic), que després es pot usar amb insolació per determinar la sortida esperada, ajustada per factors com inclinació, seguiment i ombrejat.

valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 4 de febrer de 2019

Tornar