Como calcular a insolação solar

Sair e deixar a luz do sol cair em seu rosto é uma sensação boa. Descobrir quanta luz solar realmente é significa calcular algo chamado deinsolação solar. A insolação solar também fornece uma maneira de determinar o intemperismo físico em regiões secas como desertos.

​Insolação solaré a quantidade de radiação solar sobre o tamanho de uma área de superfície ao longo do tempo. Os geradores fotovoltaicos que criam energia elétrica a partir da entrada da luz solar medem a insolação comoirradiância médiaem quilowatt por metro quadrado (kW / m²).

Às vezes, outra variação que usa um componente de tempo é usada, quilowatt-hora sobre quilowatt-pico-ano kWh / (kWp * ano). Isso significa que você pode criar uma fórmula de irradiância solar medindo opoder da luz do sol sobre uma área específica por um certo período de tempo​.

Os cientistas também usam o termofluxopara se referir à radiação solar por unidade de área horizontal sobre uma determinada região. Isso é semelhante ao fluxo magnético, a quantidade de campo magnético que passa por um superfície são, mas, neste caso, o fluxo de insolação solar também pode variar dependendo da distância do Terra é.

Você pode medir a densidade do fluxo na ponta da atmosfera por

paraF_Odensidade do fluxo solar no ponto mais alto da atmosfera e ângulo do zênite solarθ₀, o ângulo entre o zênite e o centro do disco solar. Seu zênite é a linha que vai verticalmente para a atmosfera quando você está em algum lugar da Terra.

A insolação solar também pode ser medida como flux dividido por uma área de superfície horizontal. Essas quantidades também são úteis no cálculo da taxa na qual a energia do sol atinge a superfície da Terra. A fórmula da irradiância solar mostrou aos cientistas que a irradiância solar no ponto mais alto da atmosfera muda em cerca de 7% ao longo do ano de 1.412 kW / m² em janeiro para 1.321 kW / m² em julho, por causa de como a Terra se move cada vez mais perto do sol.

Você também pode determinar o componente direto da radiação solar pela fórmula1,353 x 0,7^Mpara fator de massa de arMqual é(1 / cosθ​​₀​​)^.678para o ângulo zenitalθ₀.Omassa de aré a proporção de quanto da atmosfera a luz do sol tem que viajar em um único momento e por quanto da atmosfera a luz do sol teria que passar se o sol fosse diretamente ouvido.

Isso significa que, se o sol estivesse diretamente acima de sua cabeça, a massa de ar seria 1, pois os dois valores da proporção seriam iguais. Quando o sol está muito alto no céu, o valor para cosθ​​0é relativamente pequeno e insignificante.

Odiretoparte da radiação solar é a quantidade de radiação que vem diretamente do sol. Radiação difusaé o quanto o céu e a atmosfera difundem a radiação.Radiação refletidaé a quantidade refletida de volta por corpos d'água na Terra.

Você pode usar o online Cálculo de Insolação Solar pela PV Education para calcular a insolação solar. Certifique-se de compreender as variáveis ​​e equações por trás da calculadora. Qualquer calculadora de insolação como esta leva em consideração a posição do sol no espaço e a insolação solar máxima em uma superfície em um determinado ângulo.

A calculadora usa a insolação solar como um fator dependente da latitude e do dia do ano. Isso permite que ele execute o cálculo levando em consideração a teoria do sistema solar, bem como os resultados experimentais.

Essas observações da luz solar fornecem aos cientistas outras quantidades que eles podem calcular, como a constante solar S, dada por

com a distância atual entre o sol e a Terrare distância média entre o sol e a Terrar₀.Isso dá aos cientistas uma maneira mais direta de determinar como o movimento entre o Sol e a Terra afeta a luz solar. Densidade de fluxo solarFtambém pode ser calculado como a mudança no aquecimento solar no ponto mais alto da atmosfera por unidade de área ao longo de uma diferença de tempo, dada pordQ / dt. Isso é pertinente para células solares de engenharia que aproveitam as mudanças na luz do sol ao longo do dia na produção de energia elétrica.

Calculadoras mais avançadas e diferenciadas podem levar em consideração recursos específicos, como os efeitos do clima, para prever a insolação solar em vários dias. Outras propriedades úteis da luz solar incluem a irradiação normal direta (DNI), a quantidade de radiação solar que um objeto ou área experimenta em relação ao tamanho da própria área.

A luz solar incidente deve ser perpendicular à superfície ao realizar este cálculo. Esses fatores, como a insolação solar, dependem da atmosfera, do ângulo do sol e da distância entre o sol e a Terra para que cálculos mais avançados possam descrevê-los para fazer medições mais significativas.

Ao usar calculadoras para fornecer valores de insolação solar, você deve compreender a física subjacente à própria insolação solar. Existem algumas equações matemáticas simples que podem descrever a insolação solar. Isso pode ajudá-lo a aprender mais sobre como a insolação solar é usada em campos de estudo que aproveitam a energia da luz solar.

A insolação solar está intimamente relacionada à própria radiação solar, mas a insolação oferece uma forma mais precisa de calcular a radiação em um único objeto relevante para a energia, em vez de apenas fazer uma medição da luz solar em si.

A radiação solar é a luz eletromagnética que vem diretamente do sol. Isso geralmente varia de luz visível a raios ultravioleta e, em alguns casos, até mesmo se estende a raios X e ondas infravermelhas. Isso significa que a radiação solar fornece uma maneira confiável de determinar a luz que sustenta a vida na Terra. A atmosfera ao redor do planeta normalmente desvia outros componentes mais prejudiciais da radiação solar.

Você pode usar um cálculo de radiação solar para determinar as reações de fusão nuclear do próprio sol. Esses fenômenos produzem o hélio do sol a partir de 700 milhões de toneladas de hidrogênio por segundo. Famosa equação de EinsteinE = mc²descreve este processo que quebra as ligações atômicas entre os átomos de hidrogênio para obter a energia da reaçãoEem joules, massa perdida no processomem kg e velocidade da luzc(3,8 x 10⁸ em). O processo de fusão é como o próprio sol produz as ondas eletromagnéticas de radiação.

Os projetos de sistemas solares contam com a insolação solar para medir o quão poderosos eles precisam para serem o mais eficazes possível. Os engenheiros que trabalham nesses projetos usam a insolação solar para determinar como estimar quanta energia os sistemas fotovoltaicos devem produzir.

Os dados relacionados à insolação solar também são úteis para identificar, interpretar e comparar os tipos de clima físico na Terra devido à sua órbita ao redor do sol. Isso se estende a rampas carbonáticas ou siliciclástico-carbonáticas, características geológicas de declividade de baixo gradiente para linhas costeiras de águas rasas para descobrir como a Terra captura o calor do Sol para formar estes recursos.

Finalmente, os engenheiros de construção precisam levar em consideração a radiação e a insolação solar ao criar edifícios para resistir à temperatura e ao calor do sol.