Painéis fotovoltaicos de energia solar

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Irradiação solar

Irradiação solar

A irradiação solar é a magnitude que mede a energia por unidade de área da radiação solar incidente em uma superfície colocada em um local e intervalo de tempo bem especificados.

A irradiação solar na superfície terrestre é, do ponto de vista técnico, a adição em um determinado intervalo de radiação solar filtrada pela interposição da atmosfera.

O valor da irradiação solar na superfície depende da época do ano, latitude, climatologia local e horários do dia.

Origem da irradiação solar

A origem da radiação eletromagnética do Sol. A radiação solar é a reação da fusão nuclear que ocorre constantemente dentro do Sol. Na reação nuclear, dois núcleos de hidrogênio se combinam para formar um núcleo de hélio. Através desta fusão de núcleos, uma grande quantidade de energia é liberada. O hidrogênio constitui 74,9% da massa do Sol, e o hélio 23,8% (em um ligeiro mas constante aumento) e apenas os 1,3% restantes correspondem a outros elementos químicos.

O calor gerado pela reação de fusão nuclear é responsável pelo fato de o Sol ser uma massa incandescente gigantesca, e a superfície externa ter uma temperatura de aproximadamente 5.505 ° C. Como qualquer corpo incandescente, o Sol emite radiação eletromagnética em uma ampla gama de comprimentos de onda (ou freqüências) que variam de ultravioleta a infravermelho, cuja intensidade máxima é na região que o olho humano identifica como o amarelo do arco-íris. Esse espectro de radiação solar é chamado de distribuição de comprimento de onda, a maioria dos quais é invisível ao olho humano.

Tipos de irradiação solar

Existem vários tipos medidos de irradiação solar.

  • A irradiação solar total
  • A irradiação normal direta
  • Irradiação horizontal difusa ou radiação do céu difusa
  • A irradiação horizontal global

A irradiação solar total é uma medida da energia solar em todos os comprimentos de onda por unidade de área incidente na atmosfera superior da Terra. A perpendicular à luz solar é medida. A constante solar é uma medida convencional de radiação solar total média a uma distância de uma unidade astronômica.

irradiação directa normal, ou feixe de radiação é medida na superfície da Terra num dado elemento de uma superfície perpendicular à localização sol. Exclui difundir a radiação solar (dispersos ou radiação por componentes atmosféricos reflectido). irradiância directa é igual ao estrangeiro irradiância acima atmosfera atmosférica menos perdas devido à absorção e dispersão. As perdas depender da hora do dia (comprimento da trajectória da luz através da atmosfera de acordo com o ângulo de elevação solares), a cobertura de nuvens, teor de humidade e outros conteúdos. A irradiância acima da atmosfera também varia com a estação (porque a distância do Sol varia)

A irradiação horizontal difusa ou a radiação difusa do céu é a radiação na superfície da Terra da luz espalhada pela atmosfera. É medido em uma superfície horizontal com radiação de todos os pontos do céu, excluindo a radiação solar do disco solar. Não haveria quase nenhuma irradiação horizontal difusa na ausência de atmosfera.

A irradiação horizontal global é a irradiância total do sol em uma superfície horizontal na Terra. É a soma da irradiância direta (depois de levar em conta o ângulo zenital solar do Sol z) e a irradiância horizontal difusa.

Propagação da irradiação solar

A radiação eletromagnética do Sol se propaga no vácuo com a chamada velocidade da luz, que é de 299.792 km / s. Isso significa que sua energia flui com essa velocidade. A medida física desse fluxo é a potência, a quantidade de energia que flui por unidade de tempo. A unidade padrão usada internacionalmente para energia é watt (W).

A irradiação solar pode ser medida no espaço ou na superfície da Terra após absorção e dispersão atmosférica. A irradiação no espaço é uma função da distância ao Sol, do ciclo solar e das mudanças de ciclo cruzado. A irradiação na superfície da Terra também depende da inclinação da superfície de medição, da altura do sol no horizonte e das condições atmosféricas. A irradiação solar afeta o metabolismo das plantas e o comportamento animal.

Depois de deixar a superfície do Sol, a radiação solar se expande quase homogeneamente e constantemente no tempo através do espaço circundante, exceto pela influência cíclica das manchas solares (ciclo solar). O poder da radiação solar é assim distribuído na superfície de uma esfera cujo raio aumenta constantemente com a velocidade da luz, diminuindo seu valor por unidade de área como o inverso do quadrado desse raio. Quando esta frente de onda esférica atinge a atmosfera da Terra (onde esse raio leva o valor da distância da Terra ao Sol, cerca de 150 milhões de quilômetros), a potência por unidade de área do espectro total da radiação (irradiância solar fora da atmosfera) é de aproximadamente 1.367 W / m².

Irradiância espectral

A radiação solar é reflectida, absorvida ou dispersada pela terra da atmosfera devido à acção de átomos, moléculas, iões, gases dissolvidos e material particulado (gotas de água, pó, cinza vulcânica ...). Moléculas tais como oxigénio (O 2 ), ua (H 2 0), dióxido de carbono (CO 2 ) e ozono (O 3 ) têm um impacto forte porque absorvem a radiação solar em gamas largas (chamadas bandas de absorção) Comprimento de onda .

Além disso, nas aplicações da irradiância solar, é necessário levar em conta as faixas de comprimentos de onda envolvidos, que podem ser muito diferentes em cada caso. O resultado é que a irradiação solar direta na superfície da Terra, em um dia claro quando o Sol está no zênite, é reduzida para cerca de 1.050 W / m².

Importância da irradiação solar na energia solar

Os números de irradiação solar são usados ​​para planejar a implantação de sistemas de energia solar. Em muitos países, os números podem ser obtidos a partir de um mapa de insolação ou tabelas de insolação que refletem dados de 30 a 50 anos antes. Diferentes tecnologias de energia solar são capazes de usar diferentes componentes da irradiação total.

Enquanto que os painéis fotovoltaicos solares pode ser convertida em energia eléctrica tanto directa irradiação e irradiação difusa, a energia solar concentrada só pode funcionar de forma eficiente com meio de irradiação directa, de modo a que estes sistemas só são adequados em locais com relativamente baixa nebulosidade .

Como os painéis dos coletores solares são quase sempre montados em um ângulo com o sol, a insolação deve ser ajustada para evitar estimativas que são imprecisamente baixas para o inverno e incorretamente altas para o verão. Isto também significa que a quantidade de sol que cai em um painel solar em altas latitudes não é tão baixa comparada a uma no equador como seria visto se apenas a insolação em uma superfície horizontal fosse considerada.

painéis fotovoltaicos são classificados sob condições padrão, para determinar a classificação de Wp (pico watt), o qual pode então ser utilizado com insolação para determinar saída esperada ajustado por factores tais como a inclinação, rastreamento e sombreamento.

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Última revisão: 4 de fevereiro de 2019

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