Raccolta dell’energia solareLegame tra radiometria e fotometria

La radiometria si occupa dello studio della misura delle radiazioni elettromagnetiche indipendentemente dalla loro collocazione nello spettro.

Il watt (W) è l’unità fondamentale per la potenza radiometrica, definita come il rapporto dell’energia di 1 Joule in 1 secondo. L’energia è funzione del numero di fotoni e della lunghezza d’onda secondo la relazione:

ν⋅= hEλ

ν c=λchE ⋅=

Raccolta dell’energia solareLegame tra radiometria e fotometria

La funzione di sensibilità spettrale viene definita dal CIE (International Commission of Illumination) funzione di efficienza spettrale luminosa e indicata con V(λ).

Raccolta dell’energia solare

Il lumen (lm) è l’equivalente fotometrico del watt radio-metrico e rappresenta il flusso di potenza radiante in relazione alla visibilità, detto flusso luminoso:

λλ dV ev ∫ Φ=Φ780

380

)(683

I pedici “v” ed “e” indicano Visual ed Energy le quantitàfotometriche e radiometriche.Alla lunghezza d’onda di 555 nm l’efficienza spettrale relativa è unitaria e si ha 1 W = 683 lm.La quantità 683 lm/W, spesso indicata con Km, è il fattore di normalizzazione (fotopica, scotopica = notte).

Legame tra radiometria e fotometria

Raccolta dell’energia solareGeneratori di radiazione solare

Un simulatore solare è un dispositivo atto a replicare lo spettro solare soddisfacendo determinati requisiti.Solitamente è costituito da una lampada e diverse apparecchiature che convogliano la radiazione prodotta su una superficie bersaglio.

Può essere utilizzato per effettuare test indoor riprodu-cendo la luce del sole, a qualsiasi ora, per un tempo stabilito, senza interferenza da parte delle condizioni atmosferiche e in ambiente a temperatura controllata.In questi test è possibile determinare la caratteristica tensione-corrente della cella per diverse condizioni di irraggiamento e temperatura.

Raccolta dell’energia solareGeneratori di radiazione solare

Raccolta dell’energia solare

Raccolta dell’energia solare

Solarimetro

- a termopila (piranometro)

- ad effetto fotovoltaico

Misura della radiazione solare

Raccolta dell’energia solarePIRANOMETROIl piranometro è uno strumento per la misura dell radiazione globalesu di una superficie. Il principio di funzionamento si basa sulla misura della differenza di temperatura tra una superficie chiara ed una scura.La superficie scura assorbe la maggior parte della radiazione solare, mentre la superficie chiara tende a riflettere, assorbendo una minor quantità di radiazione. La conseguente differenza di temperatura viene misurata utilizzando una termopila. La differenza di potenziale che si genera nella termopila a causa del gradiente di temperaturatra le due superfici, permette di misurare il valore della radiazione solare globale incidente.Una termopila è composta da termocoppie generalmente connesse in serie. Una TERMOCOPPIA è una giunzione tra due differenti metalli utilizzata per misurare la differenza di temperatura tra due punti. Una termocoppia produce un potenziale che dipende dal gradiente di temperatura.La risposta di un piranometro di questo tipo può coprire tutto il range di lunghezze d'onda dello spettro solare: approssimativamente da 300nm a 2800nm

Raccolta dell’energia solare

SOLARIMETROIl solarimetro basato sull’ effetto fotovoltaico ha lo stesso compor-tamento di una cella fotovoltaica: produce un segnale elettrico in funzione della radiazione incidente, risponde in special modo alla luce visibile e la sua risposta dipende anche dalla temperatura della cella ( a vuoto, in corto, o una combinazione).

I valori misurati da un solarimetro che utilizzi l'effetto fotovoltaico, devono essere corretti, dunque, in base al valore assunto dalla temperatura. Questa misura può essere fatta grazie ad una termocoppia.

Raccolta dell’energia solareRadiazione solare complessiva (globale)

- diretta

- diffusa

- riflessa (albedo, “bianchezza”)

Irr = Idir + Idif + Irif

Raccolta dell’energia solare

IrrIrif

IdirIdif

Idir

Idir

Raccolta dell’energia solare

Coefficiente di Albedo

Raccolta dell’energia solare

Raccolta dell’energia solare

Raccolta dell’energia solare

Raccolta dell’energia solareOmbreggiamento reciproco tra pannelli

Al solstizio d’inverno

Raccolta dell’energia solare

α = 90°– lat – 23.5°

Al solstizio d’inverno:

d = h senβ ctgα + h cosβ

α β

h senβ ctgα

h

h cosβ

h senβ

d / h = senβ tg(23.5+lat) + cosβ

Raccolta dell’energia solare23,45°

Raccolta dell’energia solareL'asse terrestre è inclinato rispetto alla perpendicolare al piano della sua orbita (eclittica).Tale questa inclinazione, combinata con la rivoluzione della Terra intorno al Sole, è causa delle stagioni.

L'entità dell'inclinazione varia ciclicamente tra circa 22,5° e circa 24,5° con un periodo di 41000 anni; attualmente è di 23,45°ed è in diminuzione.

Raccolta dell’energia solare

Raccolta dell’energia solareDiagramma dell’altezza solare

Raccolta dell’energia solare

Raccolta dell’energia solare