A energia solar é o resultado do processo de fusão nuclear que ocorre no sol. Esta energia é o motor que impulsiona o nosso ambiente, sendo a energia solar que atinge a superfície da Terra 10.000 vezes maior do que a energia consumida atualmente por toda a humanidade.
Radiação é a transferência de energia na forma de radiação eletromagnética. O Sol produz essas ondas eletromagnéticas e as emite em todas as direções.
A radiação solar é medida pela sua potência energética transferida por unidade de área (w/m²). 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 chega a uma superfície plana da Terra é a irradiância solar.
Como a radiação solar é medida?
Sensores de radiação são sistemas de medição para determinar a radiação solar global, resposta espectral, eficiência quântica externa e eficiência quântica interna de células solares.
Um ponto fundamental a ter em conta é a duração do sol. Uma maneira simples de registrar as horas de luz solar é usar um registrador de luz solar, um sistema de cartão que concentra a luz solar. Uma marca é gravada na mesa de registro se a luz solar for mais significativa que 200W/m2. Portanto, o número de horas de sol é determinado como o número de horas que o sol brilha.
Para medir a quantidade de radiação solar recebida, distinguimos três métodos:
1. Medição da radiação solar direta
Podemos medir a Irradiância Normal Direta (DNI) ou radiação de feixe na superfície da Terra em um determinado local com um elemento de superfície perpendicular ao Sol. Exclui a radiação solar difusa. Com venezianas, apenas a radiação do sol e a região de um céu anular muito próximo do sol são medidas.
Todos os pireliômetros devem ser montados em um mecanismo que permita o controle preciso do sol.
2. Medição da radiação global e difusa
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. As nuvens dispersam a luz do céu e, como resultado, a luz branca atinge a terra.
A radiação global é definida como a radiação solar recebida de um ângulo sólido de 2π esterradianos 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 a componente difusa da radiação solar, a componente direta é coberta por uma tela ou sistema de sombreamento.
3. Medição de radiação infravermelha
A radiação infravermelha, ou radiação IR, é um tipo de radiação eletromagnética com comprimento de onda maior 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.
A maioria deles elimina comprimentos de onda curtos usando filtros que exibem transparência constante em comprimentos de onda longos, sendo quase opacos em comprimentos de onda mais curtos.
A energia infravermelha de ondas curtas vem diretamente do sol, mas não parece calor. Em vez disso, transforma-se 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.
Instrumentos de medida
Para medir a radiação solar, são utilizados diversos instrumentos projetados especificamente para capturar e quantificar a energia solar que atinge um determinado local.
- Pireliômetro : Este aparelho mede a radiação solar direta e consiste em um sensor que coleta a radiação da luz solar incidente em um ângulo de 90 graus. Fornece uma leitura precisa da radiação solar direta.
- Pirgeômetro : Ao contrário do pireliômetro, o pirgeômetro é usado para medir a radiação solar total, incluindo radiação direta e radiação difusa. É especialmente útil para calcular a radiação líquida em um local.
- Pirranômetro : Este instrumento mede a radiação solar global, que inclui radiação direta e radiação difusa. É amplamente utilizado na indústria de energia solar para avaliar o potencial de geração de energia em um local.
- Sensor de radiação solar ultravioleta (UV) : Esses sensores medem a radiação ultravioleta do sol, o que é importante para avaliar os níveis de radiação UV que podem afetar a saúde humana e os sistemas de proteção solar.
- Sensor de radiação solar global : Semelhante ao piranômetro, esses sensores medem a radiação solar total que atinge uma superfície, incluindo radiação direta e difusa. Eles são usados em aplicações como meteorologia e energia solar.
- Radiômetro solar : Esses dispositivos portáteis medem a radiação solar em tempo real e são úteis para avaliar a intensidade da radiação solar em diferentes momentos e locais.