L'energia solar és el resultat del procés de fusió nuclear que té lloc al sol. Aquesta energia és el motor que impulsa el nostre entorn, essent l'energia solar que arriba a la superfície terrestre 10.000 vegades més gran que l'energia consumida actualment per tota la humanitat.
La radiació és la transferència denergia en forma de radiació electromagnètica. El Sol produeix aquestes ones electromagnètiques i les emet cap a l'exterior a totes les direccions.
La radiació solar es mesura per la potència energètica transferida per unitat d'àrea (w/m²). En general, la Terra rep menys de 0,5×10 −9 de l'energia de la seva radiació del Sol.
La unitat funcional que descriu la radiació solar que arriba a una superfície plana de la Terra és la irradiància solar.
Com es mesura la radiació solar?
Els sensors de radiació són sistemes de mesura per determinar la radiació solar global, la resposta espectral, l'eficiència quàntica externa i l'eficiència quàntica interna de les cèl·lules solars.
Un punt fonamental a tenir en compte és la durada de la insolació. Una manera senzilla de registrar les hores de llum solar és fer servir un registrador de llum solar, un sistema de targetes que enfoca la llum solar. Es crema una marca a la taula de registre si la llum solar és més significativa que 200W / m2. Per tant, el nombre dhores de sol es determina com el nombre dhores que brilla el sol.
Per mesurar la quantitat de radiació solar rebuda distingim tres mètodes segons sigui:
1. Mesura de la radiació solar directa
Podem mesurar la Irradiància Normal Directa (DNI) o la radiació del feix a la superfície de la Terra en una ubicació determinada amb un element de superfície perpendicular al Sol. Exclou la radiació solar difusa. Amb els porticons, només es mesuren la radiació del sol i la regió d'un cel anular molt a prop del sol.
Tots els pirheliòmetres han d'estar muntats en un mecanisme que permeti un control precís del sol.
2. Mesurament de la radiació global i difusa
Si el cel està cobert de núvols, la major part de la llum solar directa no arriba a terra. En canvi, el que baixa és refractat per gotes d'aigua suspeses a l'aire. Els núvols dispersen la llum del cel i, com a resultat, la llum blanca arriba a la terra.
La radiació global es defineix com la radiació solar rebuda des d'un angle sòlid de 2π estereorradians sobre una superfície horitzontal. Així, la radiació global inclou l'obtinguda directament del disc solar i la radiació difusa del cel escampada per l'atmosfera.
La radiació global es mesura amb el piranòmetre. Per mesurar només el component difús de la radiació solar, el component directe es cobreix mitjançant una pantalla o sistema d'ombreig.
3. Mesurament de la radiació infraroja
La radiació infraroja, o radiació IR, és un tipus de radiació electromagnètica amb una longitud d'ona més gran que la llum visible. Fem servir pirgeòmetres per mesurar-ho.
La radiació IR s'associa sovint amb els conceptes de “calor” i “radiació tèrmica”, ja que tot objecte amb temperatura emet radiació en aquesta banda.
La majoria d'aquests eliminen les longituds d'ona curtes mitjançant filtres que exhibeixen una transparència constant en llargades llargues d'ona mentre que són gairebé opacs en longituds d'ona més curtes.
L'energia infraroja d'ona curta prové directament del sol, però no se sent com a calor. En canvi, es converteix en calor quan copeja un objecte. L'energia infraroja d'ona llarga és la calor irradiada per un objecte que ha rebut radiació infraroja d'ona curta.
Instruments de mesura
Per mesurar la radiació solar, es fan servir diversos instruments dissenyats específicament per captar i quantificar lenergia solar que arriba a un lloc particular.
- Pirheliòmetre : Aquest dispositiu mesura la radiació solar directa i consta d'un sensor que recull la radiació de la llum solar incident en un angle de 90 graus. Proporciona una lectura precisa de la radiació solar directa.
- Pirgeòmetre : A diferència del pirheliòmetre, el pirgeòmetre s'utilitza per mesurar la radiació solar total, incloent-hi la radiació directa i la radiació difusa. És especialment útil per calcular la radiació neta en un lloc.
- Pirranòmetre : Aquest instrument mesura la radiació solar global, que inclou la radiació directa i la radiació difusa. És àmpliament utilitzat en la indústria de lenergia solar per avaluar el potencial de generació denergia en un lloc.
- Sensor de radiació solar ultraviolada (UV) : Aquests sensors mesuren la radiació ultraviolada del sol, que és important per avaluar els nivells de radiació UV que poden afectar la salut humana i els sistemes de protecció solar.
- Sensor de radiació solar global : Similar al pirranòmetre, aquests sensors mesuren la radiació solar total que arriba a una superfície, incloent la radiació directa i difusa. Són utilitzats en aplicacions com la meteorologia i l'energia solar.
- Radiòmetre solar Aquests dispositius portàtils mesuren la radiació solar en temps real i són útils per avaluar la intensitat de la radiació solar en diferents moments i llocs.