Panells d'energia
solar fotovoltaica

Instal·lació d'energia solar tèrmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Radiació solar

Radiació solar

La radiació solar és l'energia radiant emesa a l'espai interplanetari del Sol. Aquesta radiació es genera a partir de les reaccions termonuclears de fusió que es produeixen en el nucli solar i que produeixen la radiació electromagnètica en diverses freqüències o longituds d'ona, que es propaga llavors en l'espai a les velocitats típiques d'aquestes ones. Aquesta propagació permet portar energia solar amb elles.

La constant solar és la quantitat d'energia rebuda en forma de radiació solar per unitat de temps i unitat de superfície, mesurada en la part externa de l'atmosfera terrestre en un pla perpendicular als raigs del Sol. Els resultats del seu mesurament per satèl·lits llancen un valor mitjà de 1366 Wm-2.

L'energia solar i conseqüentment la radiació solar resulta del procés de fusió nuclear que té lloc en el Sol. Aquesta energia és la principal font energètica i, per tant, el motor que mou el nostre medi ambient. L'energia solar que rebem mitjançant la radiació solar és responsable directament o indirectament d'aspectes tan importants per a la vida com la fotosíntesi, el manteniment d'una temperatura del planeta compatible amb la vida, del vent, etc. L'energia solar que arriba a la superfície terrestre és 10.000 vegades més gran que l'energia consumida actualment per tota la humanitat.

Definició de radiació

La radiació és la transferència d'energia per ones electromagnètiques. La radiació es produeix directament des de la font cap a fora en totes les direccions. Aquestes ones no necessiten un medi material per propagar-se, poden travessar l'espai interplanetari i arribar a la Terra des del Sol.

La longitud d'ona i la freqüència de les ones electromagnètiques, són importants per determinar la seva energia, la seva visibilitat i el seu poder de penetració. Totes les ones electromagnètiques es desplacen en el buit a una velocitat de 299.792 km / s.

Característiques de la radiació solar

La radiació solar no es concentra en una sola freqüència, sinó que es distribueix en un ampli espectre d'amplitud no uniforme amb la forma típica d'una campana, com és típic de l'espectre d'un cos negre amb el qual es modela la font solar. El màxim de radiació es centra en la banda de radiació o llum visible amb un pic a 500 nm fora de l'atmosfera terrestre segons la llei de Wien, que correspon al color verd cian.

La banda de radiació fotosintèticament activa (PAR) oscil·la entre 400 i 700 nm, correspon a la radiació visible i equival al 41% de la radiació total. Dins el PAR hi ha subbandes amb radiació:

  • Blau-violeta (400-490 nm)
  • Verd (490-560 nm)
  • Groc (560-590 nm)
  • Vermell ataronjat (590-700 nm)

A més de la radiació visible, un component energèticament minoritari, però no obstant això digne d'esment pels seus efectes és l'infraroig i, sobretot, els raigs ultraviolats.

En creuar l'atmosfera la radiació solar se sotmet a fenòmens de reflexió, refracció, absorció i difusió pels diversos gasos atmosfèrics en un grau variable en funció de la freqüència, de manera que el sòl de l'espectre solar és irregular en comparació amb la detectada en els llindars externes d'atmosfera (TOA) amb presència de bandes típiques d'absorció o reflexió.

Propagació de la radiació solar en l'atmosfera i en la superfície de la terra

Per les característiques de l'atmosfera terrestre la radiació solar pateix unes determinades alteracions per travessar-la i arribar a la superfície.

Balanç de radiació

De mitjana, la Terra rep 1 366 W / m² (constant solar) del Sol. Això està relacionat amb els llindars de l'atmosfera i el pla perpendicular als raigs solars entrants: és per tant necessari tenir en compte que la radiació solar a la Terra colpeja un casquet esfèric durant 1440 minuts cada dia, disminuint en un 75%. L'atmosfera al seu torn filtra els rajos del Sol fins a cert punt, com ho fa cada cos, causant:

  • Una reflexió i un back-dispersió dels raigs, per la seva albedo, als núvols i gasos atmosfèrics mateixos;
  • Una absorció que provoca un augment de la temperatura, com a resultat de la qual cosa emet radiació en qualsevol direcció d'acord amb la llei de Wien. No obstant això, aquesta absorció és modesta en la banda de llum visible, pel que és transparent a la radiació solar directa.

Aproximadament la meitat de la radiació solar travessa l'atmosfera sense alteracions, prenent el nom de radiació neta. La meitat de la radiació neta contribueix finalment a l'evaporació de les masses d'aigua, per tant, l'energia solar disponible és aproximadament una quarta part de l'energia total emesa.

L'estratosfera absorbeix els raigs ultraviolats inclosos a la banda de 200-300 nm gràcies a l'ozó, la troposfera absorbeix i difon l'infraroig gràcies al vapor d'aigua i al CO2. L'acció de filtrat de les bandes en les longituds d'ona ultraviolada, majoritàriament letals, és essencial per al desenvolupament de la vida.

Radiació solar difusa

La radiació difusa també rep el nom de radiació indirecta. La radiació solar difusa representa la porció de radiació solar que ha colpejat almenys una partícula de gasos atmosfèrics en canviar l'angle d'incidència i que, no obstant això, aconsegueix el sòl perquè està dirigida cap a ell. Augmenta en relació amb el total en cels ennuvolats. En particular, la dispersió de Rayleigh del component blau de la radiació solar és responsable del color blau del cel. Una part de la radiació difusa està cap enrere cap, l'espai.

Radiació solar incident

La radiació solar incident és aquesta radiació que ha trobat qualsevol obstacle al qual ha lliurat tota o part de la seva energia. L'energia que no arriba a la superfície de la terra es diu que està extinta i està formada per la radiació re-emesa, reflectida i retrodispersada cap a l'espai.

D'acord amb la llei de Lambert, la quantitat de radiació que colpeja la unitat de superfície és proporcional al cosinus de l'angle d'incidència.

La quantitat màxima de radiació solar incident s'obté amb incidència perpendicular, ja que l'angle augmenta, tant la superfície afectada per la mateixa quantitat de radiació com el gruix de l'atmosfera travessada per aquests augmenta. Això crea les variacions diàries, anuals i latitudinals en la irradiació.

Radiació solar reflectida

La radiació solar reflectida és la part de la radiació solar incident reflectida des de la superfície de la terra a causa de l'efecte albedo. L'albedo és el coeficient de reflexió c. Els valors de c generalment estan entre 0 i 1 o s'expressen com un percentatge. Està donada per la relació entre l'energia radiant reflectida des d'una superfície pel que fa a l'energia incident. La Terra té un valor mitjà de 40% (c = 0.4). A l'altitud de l'albedo de la Terra, afegim les radiacions reflectides per les partícules atmosfèriques cap a l'espai.

Radiació solar absorbida

Després de deduir totes les pèrdues degudes a la reflexió i la retrodispersió de l'atmosfera i la superfície de la Terra, la radiació solar incident que queda és absorbida per la superfície de la Terra i per tant contribueix a la seva escalfament, d'una manera variable en funció de la latitud i el tipus de superfície.

valoración: 3.1 - votos 8

Última revisió: 13 de abril de 2017

Tornar