Les différents composants du rayonnement solaire

De nombreuses personnes nous ont demandé une illustration qui donne un aperçu simple des trois composantes du rayonnement solaire entrant à ondes courtes : direct, diffus et global. Nous avons créé un dessin qui, nous l'espérons, rendra les choses plus claires.

Rayonnement direct

La base de la mesure est un tracker solaire SOLYS 2 pointant un pyrhéliomètre CHP 1 au centre du soleil. Le CHP 1 a un angle d'ouverture totale de 5° et mesure l'irradiation directe à incidence normale du soleil et de son auréole - représentée par le faisceau jaune.

Rayonnement diffus

Une partie du rayonnement direct du soleil est absorbée par l'atmosphère et une autre partie est diffusée par les nuages, les aérosols et les molécules dans toutes les directions. Cette composante diffusée est le rayonnement solaire diffus qui provient du ciel, et est indiquée par les flèches bleues.

Un pyranomètre de la série CMP monté sur le SOLYS 2 peut voir l'hémisphère complet du ciel, mais le rayonnement direct du soleil (faisceau jaune) est bloqué par une boule d'ombrage qui se déplace avec le suiveur.

Par conséquent, le pyranomètre ne mesure que l'éclairement énergétique diffus. Le rayonnement diffus est mélangé au faisceau direct, mais le pyranomètre ne le voit qu'à partir de la périphérie immédiate du soleil en raison de la conception de son tube de collimation.

Rayonnement global

Le second pyranomètre CMP peut voir à la fois le rayonnement direct et diffus et mesure l'irradiation globale horizontale.

Unités et symboles

L'éclairement énergétique est mesuré en W/m2 et les symboles de l'Organisation météorologique mondiale (OMM) pour les trois composantes du rayonnement solaire incident à ondes courtes sont indiqués ci-dessous.

Irradiance solaire directe = E

Irradiance diffuse du ciel = Ed↓

Irradiance globale = Eg↓

Angle de zénith solaire

Lorsque le soleil est exactement à la verticale, au zénith, le faisceau de rayonnement direct tombant sur le pyrhéliomètre et le pyranomètre global est de section circulaire. Cependant, à mesure que le soleil se rapproche de l'horizon, le faisceau direct frappe le sol, et le détecteur pyranométrique, à un angle croissant et devient elliptique. Cela a pour effet de réduire l'énergie par unité de surface.

Les relevés du pyranomètre doivent être corrigés pour cet effet lors du calcul de l'irradiance globale à partir des mesures de rayonnement direct et diffus. Cette correction est souvent appelée "correction du cosinus".

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

(où θ est l'angle zénithal solaire)