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I diversi componenti della radiazione solare

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Molti ci hanno chiesto un'illustrazione che fornisse una semplice panoramica delle tre componenti della radiazione solare a onde corte in entrata: diretta, diffusa e globale. Abbiamo creato un disegno che speriamo sia chiaro.

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Radiazione diretta

La base della misurazione è costituita da un inseguitore solare SOLYS 2 che punta un pirrolimetro CHP 1 al centro del sole. Il CHP 1 ha un angolo di apertura totale di 5° e misura l'irradiazione diretta a incidenza normale del sole e della sua aureola, indicata dal raggio giallo.

Radiazione diffusa

Una parte della radiazione diretta del sole viene assorbita dall'atmosfera e una parte viene dispersa da nuvole, aerosol e molecole in tutte le direzioni. Questa componente diffusa è la radiazione solare diffusa che proviene dal cielo ed è indicata dalle frecce blu.

Un piranometro della serie CMP montato sul SOLYS 2 è in grado di vedere l'intero emisfero del cielo, ma la radiazione diretta del sole (fascio giallo) è bloccata da una sfera di ombreggiamento che si muove con il tracker.

Pertanto, il piranometro misura solo l'irradianza diffusa. La radiazione diffusa si mescola al fascio diretto, ma il piranometro la vede solo dall'area immediatamente circostante il sole a causa del design del suo tubo di collimazione.

Radiazione globale

Il secondo piranometro CMP può vedere sia la radiazione diretta che quella diffusa e misura l'irradianza globale orizzontale.

Unità e simboli

L'irradianza è misurata in W/m2 e i simboli dell'Organizzazione meteorologica mondiale (WMO) per le tre componenti della radiazione solare a onde corte in entrata sono riportati di seguito.

Irradianza solare diretta = E

Irradianza diffusa dal cielo = Ed↓

Irradianza globale = Eg↓

Angolo dello zenit solare

Quando il sole è esattamente sopra la testa, allo zenit, il fascio di radiazione diretta che cade sul piranometro e sul piranometro globale è di sezione circolare. Tuttavia, man mano che il sole si sposta verso l'orizzonte, il fascio diretto colpisce il suolo e il rilevatore del piranometro con un angolo crescente e diventa ellittico. Questo ha l'effetto di ridurre l'energia per unità di superficie.

Le letture del piranometro devono essere corrette per questo effetto quando si calcola l'irradianza globale dalle misure di radiazione diretta e diffusa. Questa operazione viene spesso definita "correzione del coseno".

Irradianza globale Eg↓ = E.cos θ + Ed↓

(dove θ è l'angolo zenitale solare)