Menu

Panneaux photovoltaïques énergie solaire

Installation solaire thermique

Centrale solaire
thermoélectriques

Irradiation solaire

Irradiation solaire

L'irradiation solaire est la magnitude qui mesure l'énergie par unité de surface du rayonnement solaire incident sur une surface placée dans un lieu et une plage de temps bien spécifiés. C'est-à-dire que tout le rayonnement solaire généré par le Soleil n'atteint pas la Terre. Le magintud qui décrit le rayonnement solaire qui atteint la Terre est l'irradiance. L'éclairement énergétique est exprimé en unités de puissance par surface, généralement en watts par mètre carré. Lorsque nous parlons d'irradiation solaire, nous entendons la quantité d'irradiance reçue dans un temps donné.

L'éclairement énergétique étant mesuré en watts par mètre carré, l'irradiation solaire est généralement mesurée en wattheures par mètre carré.

L'irradiation solaire à la surface de la Terre est, d'un point de vue technique, l'addition dans un intervalle de temps donné du rayonnement solaire filtré par l'interposition de l'atmosphère. La valeur de l'irradiation solaire en surface dépend de la période de l'année, de la latitude, de la météo locale et des heures de la journée.

Origine de l'irradiation solaire

L'origine du rayonnement électromagnétique du Soleil est la réaction de fusion nucléaire qui se produit constamment à l'intérieur du Soleil. Dans la réaction nucléaire, deux noyaux d'hydrogène se combinent pour former un noyau d'hélium. Une grande quantité d'énergie est libérée par cette fusion de noyaux. L'hydrogène constitue 74,9% de la masse du Soleil et l'hélium 23,8% (en augmentation légère mais constante) et seul le 1,3% restant correspond à d'autres éléments chimiques.

La chaleur générée par la réaction de fusion nucléaire est responsable du fait que le Soleil est une gigantesque masse incandescente et que la surface extérieure a une température approximative de 5 505 ° C. Comme tout corps à incandescence, le Soleil émet des rayonnements électromagnétiques sur une large gamme de longueurs d'onde (ou fréquences) allant de l'ultraviolet à l'infrarouge, dont l'intensité maximale se situe dans la région que la vision humaine identifie comme le jaune de l'arc-en-ciel. Cette distribution de longueur d'onde s'appelle le spectre du rayonnement solaire, dont la majeure partie est invisible à l'œil humain.

Types d'irradiation solaire

Il existe plusieurs types mesurés d'irradiance solaire.

  • Irradiation solaire totale
  • Irradiation normale directe
  • Rayonnement horizontal diffus ou rayonnement ciel diffus
  • Irradiation horizontale globale

L'irradiation solaire totale est une mesure de la puissance solaire à toutes les longueurs d'onde par unité de surface incidente dans la haute atmosphère de la Terre. La perpendiculaire à la lumière solaire entrante est mesurée. La constante solaire est une mesure conventionnelle de l'irradiation solaire totale moyenne à une distance d'une unité astronomique.

L'irradiation normale directe, ou rayonnement de faisceau, est mesurée à la surface de la Terre à un endroit donné avec un élément de surface perpendiculaire au Soleil, à l'exclusion du rayonnement solaire diffus (rayonnement dispersé ou réfléchi par les composants atmosphériques). L'éclairement énergétique direct est égal à l'éclairement énergétique extraterrestre au-dessus de l'atmosphère moins les pertes atmosphériques dues à l'absorption et à la dispersion. Les pertes dépendent de l'heure de la journée (longueur du trajet de la lumière dans l'atmosphère en fonction de l'angle d'élévation du soleil), de la couverture nuageuse, de la teneur en humidité et d'autres contenus. L'irradiance dans l'atmosphère varie également avec la période de l'année (car la distance au soleil varie),

L'irradiation horizontale diffuse ou le rayonnement du ciel diffus est un rayonnement à la surface de la Terre à partir de la lumière diffusée dans l'atmosphère. Elle est mesurée sur une surface horizontale avec le rayonnement de tous les points du ciel, à l'exclusion du rayonnement solaire du disque solaire. Il n'y aurait presque pas d'irradiation horizontale diffuse en l'absence d'atmosphère.

L'irradiation horizontale globale correspond à l'éclairement énergétique total du soleil sur une surface horizontale de la Terre. C'est la somme de l'éclairement énergétique direct (après prise en compte de l'angle zénith solaire du Soleil z) et de l'éclairement énergétique diffus horizontal.

Propagation de l'irradiation solaire

Le rayonnement électromagnétique du Soleil se propage dans le vide avec la vitesse de la lumière, qui est d'environ 299 792 km / s. Cela signifie que votre énergie coule à cette vitesse. La mesure physique de ce flux est la puissance, la quantité d'énergie qui coule par unité de temps. L'unité standard utilisée dans le monde pour la puissance est le Watt (W).

L'irradiation solaire peut être mesurée dans l'espace ou à la surface de la Terre après absorption et dispersion atmosphérique. L'irradiation dans l'espace est fonction de la distance au Soleil, du cycle solaire et des changements de cycle. L'irradiation à la surface de la Terre dépend également de l'inclinaison de la surface de mesure, de la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon et des conditions atmosphériques. L'irradiance solaire affecte le métabolisme de la plante et le comportement des animaux.

Après avoir quitté la surface du Soleil, le rayonnement solaire se dilate de manière presque homogène et constante dans l'espace environnant, à l'exception de l'influence cyclique des taches solaires (cycle solaire). La puissance du rayonnement solaire est ainsi répartie sur la surface d'une sphère dont le rayon augmente constamment avec la vitesse de la lumière, diminuant ainsi sa valeur par unité de surface à l'inverse du carré de ce rayon. Lorsque ce front d'onde sphérique atteint l'atmosphère terrestre (où ce rayon prend la valeur de la distance de la Terre au Soleil, environ 150 millions de kilomètres), la puissance par unité de surface du spectre total du rayonnement (irradiance) solaire en dehors de l'atmosphère) est d'environ 1 367 W / m².

Irradiance spectrale

Le rayonnement solaire est réfléchi, absorbé ou dispersé par l'atmosphère terrestre en raison de l'action d'atomes, de molécules, d'ions, de gaz dissous et de particules en suspension (gouttes d'eau, poussières, cendres de volcans ...). Les molécules telles que l'oxygène (O 2 ), l'eau (H 2 0), le dioxyde de carbone (CO 2 ) et l'ozone (O 3 ) ont un impact important car elles absorbent le rayonnement solaire dans de larges plages (appelées bandes d'absorption) de longueur d'onde. .

De plus, dans les applications de l'irradiance solaire, il faut tenir compte des plages de longueurs d'onde impliquées, qui peuvent être très différentes dans chaque cas. Le résultat est que l'irradiance solaire directe sur la surface de la Terre, par temps clair, lorsque le Soleil est dans le Zénith, est réduite à environ 1 050 W / m².

Importance de l'irradiation solaire dans l'énergie solaire

Les chiffres relatifs à l'irradiation solaire sont utilisés pour planifier le déploiement de systèmes à énergie solaire. Dans de nombreux pays, les chiffres peuvent être obtenus à partir d'une carte des coups de chaleur ou de tableaux de coups de chaleur qui reflètent les données des 30 à 50 dernières années. Différentes technologies d'énergie solaire peuvent utiliser différents composants de l'irradiation totale.

Alors que les panneaux solaires photovoltaïques peuvent convertir à la fois l'irradiation directe et l'irradiation diffuse en électricité, l'énergie solaire concentrée ne fonctionnant efficacement qu'avec l'irradiation directe, ces systèmes ne conviennent donc que dans des endroits peu nuageux. .

Étant donné que les panneaux de capteurs solaires sont presque toujours montés à un angle du soleil, l'insolation doit être ajustée pour éviter des estimations trop basses pour l'hiver et trop élevées pour l'été. Cela signifie également que la quantité de soleil qui tombe sur un panneau solaire aux latitudes élevées n'est pas aussi faible que celle d'un équateur comme ce serait le cas si on ne tenait compte que de l'insolation sur une surface horizontale.

Les panneaux photovoltaïques sont classés dans des conditions standard pour déterminer l'indice Wp (watts de crête), qui peuvent ensuite être utilisés avec insolation pour déterminer le rendement attendu, ajusté en fonction de facteurs tels que l'inclinaison, la poursuite et l'ombrage.

 

valoración: 3 - votos 1

Dernier examen: 4 février 2019