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Painéis fotovoltaicos de energia solar

Como medir a radiação solar?

A energia solar é o resultado do processo de fusão nuclear que ocorre no sol. Essa energia é o motor que move nosso meio ambiente, com a energia solar atingindo a superfície da Terra 10.000 vezes maior do que a energia consumida atualmente por toda a humanidade.

Como medir a radiação solar?

A radiação é a transferência de energia por ondas eletromagnéticas produzidas diretamente da fonte para o exterior em todas as direções. Essas ondas não precisam de um meio material para se propagar e podem viajar através do espaço interplanetário e alcançar a Terra a partir do sol.

A radiação solar é medida por sua potência de energia transferida por unidade de área (watts / m 2). Em geral, a Terra recebe menos de 0,5 × 10 −9 da energia de sua radiação do sol.

A unidade funcional que descreve a radiação solar que atinge a Terra é a irradiância solar, ou unidade de potência por metro quadrado (w / m²).

Por que é importante medir a radiação solar?

A obtenção de dados confiáveis ​​sobre a radiação solar é vital para:

  • Estude as transformações de energia no sistema Terra-Atmosfera.

  • Analise as propriedades e distribuição da atmosfera, os elementos que a constituem, como aerossóis, vapor, ozônio, etc.

  • Estude a distribuição e variações da radiação incidente, refletida e total.

  • Atenda às necessidades derivadas da biologia, medicina, agricultura, arquitetura, engenharia e indústria relacionadas aos recursos solares.

  • Faça previsões antes de instalar um sistema fotovoltaico com um conjunto de painéis solares.

  • A medição da densidade de fluxo é valiosa para a operação e teste de desempenho de torres de energia solar. 

Como medir a radiação solar?

Os sistemas de medição são descritos para determinar a resposta espectral, a eficiência quântica externa e a eficiência quântica interna das células solares.

Um ponto fundamental a se levar em consideração é a duração da insolação. Uma maneira fácil de registrar as horas de luz solar é usar um gravador de luz solar, um sistema de cartão que focaliza a luz solar. Uma marca é gravada na mesa de toras se a luz do sol for mais significativa do que 200 W / m2. Portanto, o número de horas de sol é determinado como o número de horas que o sol brilha.

Para medir a radiação solar, distinguimos três métodos, dependendo se são:

  • Direto.

  • Indireto.

  • Infravermelho.

Medição da radiação solar direta

Podemos medir a radiação direta normal (DNI) ou feixe de radiação na superfície da Terra em um determinado local com um elemento de superfície perpendicular ao Sol. Isso exclui a radiação solar difusa. Com as venezianas, apenas a radiação do sol e a região de um céu anular muito próximo ao sol são medidos.

Todos os pireliômetros devem ser montados em um mecanismo que permita o controle preciso do sol.

Como a radiação global e difusa é medida?

A radiação difusa é a radiação solar que atinge a superfície da Terra após ser espalhada por moléculas ou partículas na atmosfera.

Se o céu estiver coberto de nuvens, a maior parte da luz solar direta não atinge o solo. Em vez disso, o que desce é refratado por gotículas de água suspensas no ar. Existem muitas gotas, e cada uma tem sua forma e, portanto, refrata à sua maneira. As nuvens espalham a luz do céu e, como resultado, a luz branca atinge o solo. As nuvens absorvem parte da luz, e é por isso que o céu parece cinza.

A radiação durante o espalhamento não muda muito na composição espectral: as gotículas de água nas nuvens são mais significativas do que o comprimento de onda, então todo o espectro visível (do vermelho ao violeta) é espalhado aproximadamente da mesma maneira. Em intensidade, a radiação varia (estimada) de 1/6 da potência da luz solar direta para nuvens relativamente finas a 1/1000 para nuvens de tempestade mais espessas.

A radiação global é definida como a radiação solar recebida de um ângulo sólido de 2π steradianos em uma superfície horizontal. Assim, a radiação global inclui aquela obtida diretamente do disco solar e também a radiação difusa do céu espalhada pela atmosfera.

A radiação global é medida com o piranômetro. Para medir apenas o componente difuso da radiação solar, o componente direto é coberto por uma tela ou sistema de sombreamento. 

Como a radiação infravermelha é medida?

A radiação infravermelha, ou radiação IR, é um tipo de radiação eletromagnética com um comprimento de onda maior do que a luz visível. Usamos pirgeômetros para medi-lo.

A radiação IR é frequentemente associada aos conceitos de "calor" e "radiação térmica", uma vez que qualquer objeto com temperatura emite radiação nesta faixa. Segundo a lei de Wien, à medida que a temperatura aumenta, o pico de emissão move-se cada vez mais para o visível até que o objeto fique incandescente).

A maioria deles remove comprimentos de onda curtos usando filtros que exibem transparência constante em comprimentos de onda longos, embora sejam quase opacos em comprimentos de onda mais curtos.

A energia infravermelha de ondas curtas vem diretamente do sol, mas não é sentida como calor. Em vez disso, ele se transforma em calor quando atinge um objeto. A energia infravermelha de ondas longas é o calor irradiado por um objeto que recebeu radiação infravermelha de ondas curtas.

Qual é a radiação solar total no hemisfério norte?

Nesta tabela, apresentamos os dados coletados em diferentes latitudes no Hemisfério Norte.

(Unidade: calorias / cm²)

latitude

Semestre de verão (abril a outubro)

Semestre de inverno (novembro a março)

anual

0 grau

157370

157370

314740

5 graus

162540

151160

313700

10 notas

166550

143870

310420

15 graus

169400

135590

304990

20 graus

171630

126400

297480

25 graus

171630

116400

288030

30 graus

170960

105640

276600

35 graus

169200

94270

263470

40 graus

166320

82350

248670

45 graus

162440

70070

232510

50 graus

157640

57570

215210

55 graus

152190

45180

197370

60 graus

146100

32950

179050

65 graus

140140

21740

161880

70 graus

135930

13170

149100

75 graus

133430

7230

140660

80 graus

131830

3180

135010

85 graus

130920

730

131650

90 graus

130630

0

130630

 

Qual é a radiação solar total no hemisfério sul?

(Unidade: calorias / cm²)

latitude

Semestre de verão (novembro a março)

Semestre de inverno (abril a outubro)

anual

0 grau

157370

157370

314740

5 graus

162540

151160

313700

10 notas

166550

143870

310420

15 graus

169400

135590

304990

20 graus

171630

126400

297480

25 graus

171630

116400

288030

30 graus

170960

105640

276600

35 graus

169200

94270

263470

40 graus

166320

82350

248670

45 graus

162440

70070

232510

50 graus

157640

57570

215210

55 graus

152190

45180

197370

60 graus

146100

32950

179050

65 graus

140140

21740

161880

70 graus

135930

13170

149100

75 graus

133430

7230

140660

80 graus

131830

3180

135010

85 graus

130920

730

131650

90 graus

130630

0

130630

Autor:

Data de publicação: 8 de julho de 2021
Última revisão: 8 de julho de 2021