piranometrul3

5/7/2018 PIRANOMETRUL3 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/piranometrul3 1/3

PIRANOMETRUL

Introducere

Determinarea radiatiei solare reprezinta una din directiile de investigare necesare pentru imprementarea sistemelor fotovoltaice intr-o anumita zona geografica. Realizareaacestui deziderat se poate face prin utilizarea piranometrelor pe baza de senzori termici sau

fotovoltaici. Radiatia solara este formata din doua componente principale: radiatia directa siradiatia difuza. In aceasta lucrare se prezinta o metoda noua de masurare a radiatiei solare

bazate oe senzori fotovoltaici.

Piranometrele si radiatiile

Pentru a implementa cu succes un sistem fotovoltaic, a carui componenta principalaeste celula solara, este nevoie de a cunoaste potentialul zonei respective. Cunoasterea aestui

potential implia posibilitatea masurarii radiatiei solare. Radiatia solara se poate masura cuajutorul piranometrului. Senzorii utilizati pot fi termici sau fotovoltaici. Piranometrele cu

senzori termici sunt scumpi, au un raspuns mai intarziat la schimbarea radiatieiin zile cu nori,

raspunsul fiind de ordinul secundelor. Au insa unraspuns plat pe tot spectrul, ceea ce constitue un mare

avantaj. Senzorii fotovoltaici sunt ieftini aaau unraspuns rapid, de ordinul microseundelor, sunt stabili

si rezistenti. Problemele apar datorita raspunsului

spetralsi dependentei de temperatura. Deoarece piranometrele cu senzori termici sunt scumpe tinta

este folosirea senzorilor fotovoltaici.Radiatia solara terestra are doua componente: radiatia

solara directa si radiatia solara difuza. Cele doua

componente alatuiesc radiatia solara globala. Radiatiadirecta este radiatia dominanta intr-o zi cu cer senin

si este radiatia cuprinsa in interiorul unghiului de 5.7u soarele la centru [1]. Radiatia din ecterioru aestui unghi este considerata radiatie difuza.

Componenta difuza a radiatiei este mica in zile senise si are valoarea maxima in zilele

noroase. Valoarea raditiei globale variaza in functie de zona in care sunt facute masuratorile.Astfel in aproprierea oraselor radiatia difuza reprezinta aproximativ 22% din radiatia solara

globala, datorita in special poluarii. Valoarea minima a radiaiei difuze este considerata in

zilele senine si este 8% [2].In zilele senine radiatia solara difuza sub orice unghi poate fi calculata cu relatia :

I n θ = I d (1+cos θ/2) (1)

unde Id reprezinta radiatia difuza orizontala, θ unghiul de inclinare al suprafetei observate.

Daca senzorul se pune per verticala vom avea pentru unghiul θ valoarea de 90o , iar relatia (1)devine :

I nθ= I d . (2)



Masuratorile tipice pentru radiatie constau in masurarea a doua dintre cele trei tipuri deradiatie [3], cea de a treia calculandu-se folosind relatia:

I d =I – I dir cos z (3)

Unde: Id reprezinta radiatia difuza orizontala, I dir este radiatia directa, I este radiatia solara

globala orizontala, iar z este unghiul zenit.Pentru a masura radiatia directa se folosesc pyrheliometre care sunt orientate in timpul

masuratorilorpe directia soarelui. Elementul care permite doar masurarea radiatiei directe este

un tub colimator, a carui dimensiuni geometrice trebuie alese cu grija. Pentru masurarearadiatiei difuze se folosesc diverse tipuri de dispozitive, dar cele mai des intalnite sunt

piranometrele cu inel de umbrire. Acest inel nu lasa sa treaba radiatia directa, astfel incatsenzorul masoara doar radiatia difuza.

Descriere metoda

Toate aceste dispozitive descrise succint mai sus sunt scumpe. Ideea este de a onstrui unsenzor ieftin si usor de utilizat pentru a putea masura radiatia difuza in acest scop se propun

doua metode de determinare a acestei radiatii, uilizand senzori fotovoltaici.

In prima metoda, numita metoda „ orizontal-perpendicular „ sa construit un sistem alcatuit din trei celule solare din Si

monocristalin cu dimensiunile de 1 m pe 3 cm (fig. 1). Unadintre celule este asezata pe orizontala („orizontal”) si va

masura radiatia globala orizontala. Celelalte doua celule

sunt puse una in spatele celeilalte pe verticala („stanga-

dreapta”). Celulele pereche sunt orientate tot timpul astfelincat sa fie pe directia soarelui si radiatia directa sa nuinfluenteze raspunsul celor doua celule. Se poate masura

astfel radiatia difuza verticala si folosind ralatia 2 se poate

determina radiatia difuza orizontala. Cu relatia 3 se poate determina radiatia directacunoscand radiatia difuza orizontala, radiatia globala si unghiul zenit z.

Raspunsul celulelor este determinat masurand tensiunea e cade pe o rezistnta de sarcina,rezistenta de valoare mica, cu ajutorul careia se poate determina curentul din circuit, care

poate fi considerat cu o anumita eroare ca fiind curentul de scurt circuit. Conform literaturii

de specialitate, curentul de scurt ciruit este proportional cu intensitatea radiatiei( dependentafiind una liniara ).

Piranometrul Solar este un instrument meteorologic de clasă brevetat, cu încă re inclusă, proiectat pentru utilizare ex- ternă de lungă durată. Este o alternativă

accesibilă la piranometre cu inele de umbrire, la pirheliometre şi înregistratoare solare

tradiţionale.Senzorul SPN1 este deosebit de uşor de utilizat; nu necesită reglaje de rutină, aliniere polară

şi funcţionează la orice latitudine.

IeşiriPiranometrul solar furnizează două tensiuni analogice pentru radiaţie globală şi difuză, şi o

ieşire digitală pentru durata luminii solare,care se pot conecta la data loggere, cum ar fi

Delta-T DL2e şi GP1. Măsurătorile se pot obţine şi direct de la portul RS232 port.

Încălzire



Un încălzitor intern menţine cupola fără rouă, gheaţă şi zăpadă până la -20°C (în condiţii deaer liniştit), ceea ce permite măsurători precise chiar şi în condiţii climatice dificile

Concepţie şi design SPN1Concepţia care stă la baza piranometrului solar a fost încercată şi testată în cadrul senzorului

solar Delta -T BF3. Designul original a fost îmbunătăţit prin folosirea unor senzori

termocuplu miniatură, a unei cupole de sticlă cu şlefiuire de mare precizieşi a unei carcase de aluminiu. Electronica a fost de asemenea reproiectată pentru o precizie

mai mare şi un consum mai mic.SPN1 calculează radiaţia directă prin scăderea celei difuze din radiţia globală (totală).

Design deosebitPiranometrul solar are o suprafaţă cu şapte termocuple miniatură şi o structură de umbriregenerată de calculator care permit măsurarea componentelor directe şi difuze ale radiaţiilor

solare incidente.Structura de umbrire şi termocuplele sunt aranjate în aşa fel ca întotdeauna cel puţin un

termocuplu să fie expus în totalitate fasciculului solar şi cel puţin unul să fie total umbrit faţă

de el, indiferent de poziţia soarelui pe cer.

Toate cele şapte termocuple sunt expuse la aceeaşi cantitate de lumină difuză. Din valorileindividuale citite de la termocuple, un microprocesor calculează iradierea globală şi difuzăorizontală şi din aceste valori se estimează starea de lumină solară.

Caracteristici

Radiaţia globală şi difuză în W.m-2

Prag de lumină solară conform WMO: 120 W.m-2 fascicul direct

Fără reglaje de rutină şi aliniere polară Fără părţi mobile, inele de umbrire şi fărăurmărire a mişcării soarelui Funcţionează la orice latitudine

Cupolă din sticlă cu şlefuire de mare precizie Senzori termocuplu de bandă largă Răspuns spectral şi cosinus aproape de ideal Sensibilitate de ieşire standard

AplicaţiiMeteorologie

Radiaţe solară

Schimbări de mediu Poluarea aerului Durata luminii solare Studierea stratului noros

Agronomie şi ştiinţa plantelor Temperatura pământului şi sudii ale fluxurilor de căldură Analiza coronametelor şi modelare

Arhitectură şi proiectarea construcţiilor Sisteme de management în construcţii Eficienţă fotovoltaică şi echilibru de energie

piranometrul3

Documents