Fotovoltaico

Irradiazione solare

L'energia solare che raggiunge la superficie della terra è notevolmente più piccola dell'energia incidente su una superficie posta all'esterno dell'atmosfera a causa dei fenomeni di diffusione e di assorbimento prodotti sulla radiazione solare da parte dei costituenti dell'atmosfera.

La riflessione diffusa, in tutte le direzioni (scattering), è dovuta principalmente all'urto con le molecole dell'aria, del vapor d'acqua e del pulviscolo atmosferico; in conseguenza di ciò una parte della radiazione viene rimandata verso lo spazio esterno.

L’Air mass indica la quantita di atmosfera che la luce solare deve attraversare per giungere al suolo terrestre. Per definizione viene indicata AM0 (Air mass = 0) lo spettro solare nel vuoto, prima che attraversi l’atmosfera terrestre, invece quando il sole è allo zenith, cioè a 90° sopra l’orizzonte, la luce attraversa una minor quantità di atmosfera e AM=1.

Quindi AM è legata al rapporto tra la traiettoria percorsa dalla luce nell’atmosfera rispetto a quella più breve possibile e rappresenta la riduzione della radiazione solare al passaggio nell’atmosfera.

Una formula approssimata di AM è:

dove Ø è l’angolo della luce solare con la perpendicolare al suolo.

A causa della curvatura terrestre, la formula di AM è più complicata.

L'energia media irraggiata dal Sole, nell'unità di tempo, su una superficie unitaria posta all'esterno dell'atmosfera terrestre ed orientata perpendicolarmente ai raggi solari viene denominata costante solare Ics. Il suo valore più recente, misurato per mezzo di satelliti artificiali, risulta pari a 1367 W/m² (per inciso, i valori rilevati dai satelliti nel biennio 1995-'96 danno la costante solare in leggera crescita, intorno ai 1380 W/mq), con distribuzione spettrale mostrata in figura (NASA), detta AM0 (Air Mass zero, assenza di atmosfera); nella stessa figura, è indicata con AM1 (Air Mass one, atmosfera standard[a]) la distribuzione spettrale della radiazione solare al suolo. La radiazione incidente al suolo si abbassa a circa 1 kW/m2, cioè il 75% della radiazione extratmosferica.

Nella figura a sopra l’Irraggiamento monocromatico extratmosferico e al suolo (Sole allo zenit).

RADIAZIONE DIRETTA E DIFFUSA

La parte di radiazione che raggiunge la superficie della terra nella direzione dei raggi solari senza subire assorbimenti e riflessioni è denominata radiazione diretta (al suolo), mentre la parte che raggiunge la terra da tutte le direzioni (a causa dello scattering) viene chiamata radiazione diffusa.

RADIAZIONE GLOBALE

Viene chiamata radiazione globale al suolo la somma della radiazione diretta e della radiazione diffusa. Per superfici non orizzontali bisogna tenere conto della radiazione riflessa dal terreno e dagli oggetti circostanti sulla superficie considerata.

Dal sito di dati meteorologici registrati dal centro J.R.C. di Ispra sono stati ricavati i dati della radiazione incidente al suolo (Horizzontal Irradiation) e su un piano inclinato di 45° (45° Irradiation) nei vari giorni del mese di luglio e agosto.

[a] Pressione totale: 101325 Pa (760 mmHg); contenuto d'acqua precipitabile: 2666 Pa; concentrazione di pulviscolo: 300 particelle/cm³; ozono: 373 Pa

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