Masurarea radiatiei solare

Masurarea radiatiei solare

In cadrul atmosferei, in apropierea suprafetei pamantului, caracteristicile temporale si spatiale ale valorilor radiatiilor sunt influentate de caracteristicile suprafetei. Factorii cei mai importanti care afecteaza radiatia receptionata intr-o locatie anume sunt:

  • Locul in care se afla pe glob
  • Data si ora
  • Precipitatiile (norii, ceata, ploaia, zapada)
  • Limitarea orizontului (campul vizual)
  • Poluarea aerului (aerosoli si gaze)
  • Albedo

Din cauza influentelor fizice prezentate mai sus, in cazul aplicatiilor din diverse domenii uneori nu este suficient masurarea doar a ‘Radiatiei Globale’, care provine din imprejurimile locatiei in care se efectueaza masurarea. S-ar putea sa fie nevoie si de masurarea ‘Radiatiei Directe’, care provine numai de la soare, si/sau a ‘Radiatiei Difuze’ (care nu provine direct de la soare). S-ar putea sa fie nevoie si de ‘Bilantul Radiativ’ al radiatiilor descendente si al celor ascendente in domeniul undelor scurte si al celor lungi.

Inainte de ajunge la suprafata pamantului, radiatia solara este influentata de atmosfera noastra si de caracteristicile sale fizice. Un parametru esential este absorbtia in diverse lungimi de unda. Albedoul este afectat de caracteristica de reflexie a suprafetei, aceasta fiind diferita in functie de suprafata, de exemplu, apa, gheata, piatra, iarba, culturi sau suprafete impadurite.

Trebuie tinut cont de domeniile de lungimi de unda diferite, precum si de proprietatile atmosferei si de suprafata pamantului, si prin urmare trebuie proiectati senzori speciali, care sa fie potriviti pentru masurari individuale, foarte complexe.

Pentru a putea oferi senzorul corespunzator, trebuie stabilit in prealabil care valoare meteorologica va fi masurata si cum este aceasta definita.

Parametrii din cadrul domeniului sprectral de unde scurte sunt:

 Radiatia solara directa

 E 

 Radiatia difuza de la cer

 Ed↓ 

 Radiatia globala

 Eg↓ = Ecosθ + Ed↓ 

 Radiatia globala reflectata

 Er↑

 Albedo (Factorul de reflexie) 

 A = Er↑ / Eg↓ 

 Bilantul radiativ al undelor scurte                  

 E*g = Eg↓ - Er↑

 

Parametrii din cadrul domeniului spectral de unde lungi sunt:

 Radiatia atmosferica

 El↓ 

 Emisia suprafetei pamantului                      (inclusiv radiatia atmosferica reflectata)

 El↑ 

 Bilantul radiativ al undelor lungi

 E*l = El↓ - El↑

 

Parametrii din cadrul intregului domeniu spectral (unde scurte si unde lungi) sunt:

 Radiatia globala descendenta

 Ecosθ + Ed↓ + El↓  

 Radiatia globala ascendenta          

 Er↑ + El↑ 

 Bilantul radiativ al intregului spectru

 Ecosθ + Ed↓ - Er↑ + El↓ - El↑

 

Acesti parametri reprezinta cei mai importanti factori climatologici, pentru care urmatoriii senzori au fost conceputi:

Raditia solara directa: E 

Senzor

 Pirheliometru

Domeniu spectral 

 300 nm – 3.000 nm 

Camp vizual

 < 5º 

Accesoriu necesar 

 Dispozitiv de urmarire solara 

 

Radiatia globala: Eg↓ 

Senzor

 Piranometru

Domeniu spectral

 300 nm – 3.000 nm

Camp vizual

 180°

Accesoriu necesar 

 Nu este necesar

  

Radiatia difuza de la cer: Ed↓

Senzor 

 Piranometru

Domeniu spectral 

 300 nm – 3.000 nm

Camp vizual

 180°

Accesoriu necesar:

 Dispozitiv de umbrire:
   • Banda de umbrire
   • Dispozitiv de urmarire solara/Sfera de umbrire

 

Radiatia globala reflectata: Er↑

Senzor 

 Piranometru

Domeniu spectral

 300 nm – 3.000 nm

Camp vizual

 180°

Accesoriu necesar 

 Ecran impotriva radiatiilor in unghi mic, nereflectate

 

Albedo:  A = Er↑ / Eg↓              Radiatia neta in unde scurte: E*g = Eg↓ - Er↑

Senzor 

 Albedometru (doua piranometre intr-o carcasa)

Domeniu spectral

 300 nm – 3.000 nm

Camp vizual

 180°

Accesoriu integrat 

 Ecran impotriva radiatiilor in unghi mic, nereflectate

 

Radiatia atmosferica: El↓

Senzor 

 Pirgeometru

Domeniu spectral

 4,5 μm – peste 40 µm

Camp vizual 

 Cel putin 150°, ideal 180°

Accesoriu necesar     (cu exceptia pirgeometrului CGR4) 

 Dispozitiv de umbrire:
   • Banda de umbrire
   • Dispozitiv de urmarire solara/Sfera de umbrire

 

Emisie de la suprafata pamantului: El↑

Senzor 

 Pirgeometru

Domeniu spectral

 4,5 μm – peste 40 µm

Camp vizual

 Cel putin 150°

Accesoriu necesar 

  Ecran impotriva radiatiilor in unghi mic, nereflectate

 

Radiatia neta in unde lungi: E*l = El↓ - El↑

Senzor 

 2 pirgeometre

Domeniu spectral

 4,5 μm – peste 40 µm

Camp vizual

 Cel putin 150°

Accesoriu necesar 

  Ecran impotriva radiatiilor in unghi mic, nereflectate

 

Bilant radiativ: E = E*g + E*l

Senzor 

 • Radiometru net cu 4 componente integrate sau  • 2 piranometre si 2 pirgeometre

Domeniu spectral 

 300 nm – 50 µm

Camp vizual 

 180°/150°, ideal 180° 

Accesoriu necesar 

 Ecrane pentru senzorii oriectati in jos
 impotriva radiatiilor in unghi mic, nereflectate 

 

In functie de scopul avut si de precizia ceruta, s-ar putea sa fie nevoie de combinarea acestor masurari, de exemplu, pentru realizarea unor prognoze meteorologice, pentru aplicatii climatologice sau energetice etc.

Pentru a masura pe componente radiatia globala incidenta in domeniul undelor scurte se utilizeaza un pirheliometru si doua piranometre instalate pe un dispozitiv de urmarire a traiectoriei solare.

Pirheliometrul instalat lateral masoara radiatia directa cu incidenta normala. Un piranometru neumbrit masoara radiatia globala in plan orizontal, iar un al doilea piranometru, cu senzorul umbrit fata de razele solare directe, masoara radiatia difuza.

Relatia intre cele trei componente masurate in acest fel este: Eg↓ = Ecosθ + Ed↓ 

Masurari solare complexe pot fi realizate cu statii solare BSRN. Astfel de statii pot masura in domeniul undelor scurte radiatia globala si cea difuza in plan orizontal, radiatia directa cu incidenta normala si radiatia in plan orizontal in domeniul undelor lungi infrarosii (statii de tip "BSRN Basic"), precum si radiatiile reflectate in domeniul undelor scurte si in domeniul undelor lungi infrarosii (statii de tip "BSRN Expanded").

Noul sistem de monitorizare solară RaZON+ masoara radiatia difuza si cea directa cu incidenta normala si calculeaza radiatia globala in plan orizontal. RaZON+este un echipament excelent la preț avantajos pentru urmărirea raportului de performanță și eficiența centralelor fotovoltaice pentru investitori, pentru cei care utilizează și întrețin instalațiile, precum și pentru alte părți interesate. Solicitati oferta ECHIPOT pentru acest echipament!

Daca masurarea radiatiei globale si a celei difuze este de ajuns, se poateutiliza cu succes un piranometru multifunctional.

Un alt domeniu de aplicatie pentru senzorii solari este simularea de mediu. In cadrul acestui domeniu se testeaza efectul radiatiior asupra materialelor in conditii de 'lumina solara artificiala'. Pentru reducerea timpului de testare, se folosesc surse artificiale care furnizeaza radiatii de intesitati foarte mari, care depasesc cu mult valoarea naturala maxima de 1.367 W/m² (constanta solara). Piranometrul termorezistent folosit in acest scop trebuie sa aiba un domeniu de masurare care permite niveluri de raditii cuprinse intre 2.000 si 4.000 W/m², si deseori el trebuie sa fie capabil sa functioneze la temperaturi inalte (> 100ºC).

Pentru masurarea radiatiei solare in domenii spectrale speciale, se pot utiliza radiometrele-UV (in domeniul undelor ultraviolete) sau senzorul PAR pentru horticultura, adica senzori care masoara numai radiatia fotosintetica.

Acest capitol cu titlul "Masurarea radiatiei solare" a fost realizat in mare masura pe baza cartii scrise de Reinhold Rösemann cu titlul "Solar Radiation Measurement". 

Echipot comercializeaza:





Publicitate
Facebook
Abonare newsletter