El sol genera radiació en el rang de longituds d'ona de 0,15 a 4,0 µm, que es coneix com l'espectre solar. La quantitat d’aquesta radiació s’anomena global solar radiació o de vegades coneguda com a radiació d’ones curtes. La radiació solar global pot produir-se quan tant les radiacions solars, com la directa i la difusa, reben de l’hemisferi al pla del piranòmetre. És difícil esbrinar un desenvolupament ambiental a la terra que es dirigeix directament d’una altra manera indirectament a través de l’energia del sol. Les mesures de la radiació solar global s’utilitzen en diverses aplicacions amb diversos propòsits. L’energia solar determina l’eficiència del panell perquè aquests panells canviaran l’energia de l’energia del sol a la elèctrica.
La quantitat de radiació electromagnètica d'un panell solar es pot mesurar per saber quanta potència pot utilitzar un panell solar del sol. Per superar-ho, s’utilitza un piranòmetre per mesurar la radiació solar de totes les direccions.
Què és el piranòmetre?
Definició: Un tipus d’actinòmetre utilitzat per mesurar la irradiació de solar energy dins de la ubicació preferida, així com la densitat de flux de la radiació solar. L’abast de la radiació solar s’estén entre els 300 i els 2800 nm.
Les unitats d’irradiació SI són W / m² (watts / metre quadrat). Normalment, s’utilitzen en camps d’investigacions com la vigilància climatològica i meteorològica, però l’atenció actual mostra interès en els piranòmetres per obtenir energia solar a tot el món.
piranòmetre
La OMM (Organització Meteorològica Mundial) va adoptar aquest dispositiu que es canvia respecte a les normes de la ISO 9060. Aquests dispositius estan normalitzats en funció del WRR (World Radiometric Reference) i es continua a través del WRC (World Radiation Center), Davon a Suïssa.
Disseny / construcció de piranòmetres
El disseny o construcció del piròmetre es pot fer utilitzant els tres components següents.
disseny de piranòmetre
Termopila
Com el seu nom indica, utilitza a termoparell solia notar desigualtat en temperatura entre dues superfícies. En conseqüència, són calents (etiquetats com a actius) i freds (referència). La superfície activa etiquetada és una superfície negra de forma plana i està exposada a l’atmosfera. La superfície de referència depèn de la dificultat del piranòmetre perquè canvia d’una segona termopila de control a la cobertura del piranòmetre mateix.
Cúpula de vidre
La cúpula de vidre del piròmetre limita la resposta espectral de 300 nm a 2800 nm des de 180 graus de visió. També protegeix el sensor termopila de la pluja, el vent, etc. Aquesta construcció de la segona cúpula proporciona una protecció contra la radiació addicional entre la cúpula interior i sensor en comparació amb una sola cúpula perquè una segona cúpula reduirà la compensació de l’instrument.
Disc d’Ocultació
El disc d’ocultació s’utilitza principalment per mesurar la radiació del feix de bloqueig i la radiació difusa de la superfície del panell.
Principi de funcionament del piranòmetre
El principi de funcionament del piranòmetre depèn principalment de la diferència de mesura de temperatura entre dues superfícies, com ara fosca i clara. La radiació solar pot ser absorbida per la superfície negra de la termopila mentre que la superfície clara la reprodueix, de manera que es pot absorbir menys calor.
La termopila té un paper clau en la mesura de la diferència de temperatura. La diferència de potencial formada dins de la termopila es deu al gradient de temperatura entre les dues superfícies. S’utilitzen per mesurar la suma de la radiació solar.
Però, el voltatge que es genera a partir de la termopila es calcula amb l'ajut d'un potenciòmetre. La informació de la radiació s’ha d’incloure mitjançant la planimetria o un integrador electrònic.
Tipus de piranòmetre
Els piròmetres es classifiquen en dos tipus com el piranòmetre termopila, el piranòmetre basat en fotodiodes.
Piranòmetre termopila
Aquest tipus de piranòmetre s’utilitza per mesurar la densitat de flux de la radiació solar des d’un angle de 180 °. En general, mesura entre 300nm i 2800 nm amb una sensibilitat espectral en gran mesura. La primera generació d’aquest piranòmetre inclou el sensor que funciona com a part activa dividint els sectors en blanc i negre per igual. La irradiació es va mesurar a partir dels dos sectors com el blanc i el negre dins de la temperatura. Aquí, el sector negre està exposat al sol, mentre que el sector blanc no s’exposa al sol.
Aquests piranòmetres s’utilitzen normalment en climatologia, meteorologia, física de l’enginyeria d’edificis, sistemes fotovoltaics i investigació del canvi climàtic.
Piranòmetre basat en fotodiodes
El piròmetre basat en fotodiodes també es coneix com a silici piròmetre. S’utilitza per detectar el segment de l’espectre solar entre 400 nm i 900 nm. Això fotodiode canvia les freqüències de l’espectre solar a corrent a gran velocitat. Aquest canvi es veurà influït a través de la temperatura amb l'augment de corrent, generat per l'augment de temperatura.
Aquest tipus de piranòmetres s’executen allà on cal mesurar la quantitat d’irradiació de l’espectre solar notable i es pot fer utilitzant díodes amb respostes espectrals exactes.
S’utilitzen en cinema, tècniques d’il·luminació i fotografia, de vegades estan connectades estretament amb mòduls de sistemes fotovoltaics.
Avantatges i inconvenients
El avantatges del piranòmetre i els desavantatges són
- El coeficient de temperatura és extremadament petit
- Estandarditzat a les normes ISO
- Les mesures de la ració i l’índex de rendiment són exactes.
- El temps de resposta és més llarg en comparació amb la cèl·lula fotovoltaica
L’inconvenient del piranòmetre és que la seva sensibilitat espectral és imperfecta, de manera que no observa l’espectre complet del sol. Per tant, es poden produir errors en les mesures.
Aplicacions del piranòmetre
Les aplicacions són
- Es poden mesurar les dades d’intensitat solar.
- Estudis climatològics i meteorològics
- Disseny de sistemes fotovoltaics
- Es poden establir ubicacions de l’hivernacle.
- Esperant els requisits d’aïllament per a estructures d’edificis
Preguntes freqüents
1). Per què utilitzar un piranòmetre?
S'utilitza per mesurar la irradiació solar sobre la superfície d'un pla
2). Quina diferència hi ha entre el pireliòmetre i el piranòmetre?
El piranòmetre s’utilitza per mesurar l’energia solar difosa, mentre que el pireliòmetre s’utilitza per mesurar l’energia del sol directament.
3). Com es mesura la irradiació solar?
La irradiació solar es pot mesurar a partir de les longituds d'ona globals de l'energia solar per a cada esdeveniment de superfície de la unitat a l'atmosfera superior de la terra. Es calcula perpendicularment a la llum solar rebuda.
4). Qui va inventar un piranòmetre?
Va ser inventat l'any 1893 pel físic i meteoròleg suec, a saber, Angstrom i Anders Knutsson.
5). Quin instrument mesura la llum solar?
El piranòmetre s’utilitza per mesurar la llum solar.
Per tant, es tracta d’un visió general del piranòmetre que s’utilitza per mesurar la radiació solar basant-se en els últims estàndards. Es classifica en dos tipus segons els estàndards secundaris ISO 9060, com ara de primera classe o de segona classe. Ofereix una sortida analògica o digital i s’utilitza àmpliament en meteorologia, energia solar i monitorització fotovoltaica. Aquí teniu una pregunta, quines són les característiques úniques d’un piranòmetre?
