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.

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)

Qual é a radiação solar total no hemisfério sul?

(Unidade: calorias / cm²)

Data de publicação: 8 de julho de 2021
Última revisão: 30 de agosto de 2022