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Tout savoir sur le rayonnement solaire


Le rayonnement solaire, souvent appelé source solaire ou simplement lumière du soleil, est un terme général désignant le rayonnement électromagnétique émis par le soleil. Le rayonnement solaire peut être capté et converti en formes d'énergie utiles, telles que la chaleur et l'électricité, à l'aide de diverses technologies. Cependant, la faisabilité technique et le fonctionnement économique de ces technologies dans un lieu spécifique dépendent de la source d'énergie solaire disponible.

Bases

Chaque endroit sur Terre reçoit la lumière du soleil pendant au moins une partie de l'année. La quantité de rayonnement solaire qui atteint un point à la surface de la Terre varie en fonction :

  • Situation géographique
  • Temps
  • Saison
  • Paysage local
  • Météo locale

Parce que la Terre est ronde, le soleil frappe sa surface à différents angles, allant de 0 ° (directement au-dessus de la tête) à 90 ° (juste au-dessus de l'horizon). Lorsque les rayons du soleil sont verticaux, la surface de la Terre reçoit toute l'énergie possible. Plus les rayons du soleil sont obliques, plus ils voyagent longtemps dans l'atmosphère et deviennent plus dispersés et diffus. Parce que la Terre est ronde, les régions polaires glaciales ne reçoivent jamais de soleil élevé, et en raison de l'axe de rotation incliné, ces régions ne reçoivent aucun soleil pendant une partie de l'année.

La Terre tourne autour du Soleil sur une orbite elliptique et est plus proche du Soleil pendant une partie de l'année. Lorsque le soleil est plus proche de la terre, la surface de la terre reçoit un peu plus d'énergie solaire. La Terre est plus proche du soleil quand c'est l'été dans l'hémisphère sud et l'hiver dans l'hémisphère nord. Cependant, la présence de vastes océans tempère les étés plus chauds et les hivers plus froids auxquels on s'attendrait dans l'hémisphère sud en raison de cette différence.

L'inclinaison de 23,5 ° de l'axe de rotation de la Terre est un facteur plus important pour déterminer la quantité de lumière solaire qui frappe la Terre à un endroit particulier. L'inclinaison entraîne des jours plus longs dans l'hémisphère nord de l'équinoxe de printemps (printemps) à l'équinoxe d'automne (automne) et des jours plus longs dans l'hémisphère sud au cours des 6 autres mois. Les jours et les nuits durent exactement 12 heures aux équinoxes, qui se produisent aux alentours du 23 mars et du 22 septembre de chaque année.

Des pays comme les Pays-Bas, situés aux latitudes moyennes, reçoivent plus d'énergie solaire en été, non seulement parce que les jours sont plus longs, mais aussi parce que le soleil est presque au-dessus de nos têtes. Les rayons du soleil sont beaucoup plus obliques pendant les jours plus courts des mois d'hiver. Les Pays-Bas reçoivent presque trois fois plus d'énergie solaire en juin qu'en décembre.

La rotation de la Terre est également responsable des variations d'ensoleillement par heure. Au petit matin et en fin d'après-midi, le soleil est bas dans le ciel. Ses rayons voyagent plus loin dans l'atmosphère qu'à midi, lorsque le soleil est à son point culminant. Par temps clair, la majeure partie de l'énergie solaire atteint un capteur solaire vers midi.

Différence et rayonnement solaire direct

Lorsque la lumière du soleil traverse l'atmosphère, une partie est absorbée, diffusée et réfléchie par :

  • Molécules d'air
  • Vapeur d'eau
  • Nuages
  • Tissu
  • Contaminants
  • incendies de forêt

C'est ce qu'on appelle le rayonnement solaire diffus. Le rayonnement solaire qui atteint la surface de la Terre sans être diffusé est appelé rayonnement solaire direct. La somme du rayonnement solaire diffus et direct est appelée rayonnement solaire global. Les conditions atmosphériques peuvent réduire le rayonnement direct de 10 % les jours clairs et secs et de 100 % les jours épais et nuageux.

Mesure

Les scientifiques mesurent la quantité de lumière solaire qui atteint des endroits spécifiques à différents moments de l'année. Ensuite, ils estiment la quantité de lumière solaire tombant sur des régions de même latitude avec des climats similaires. Les mesures de l'énergie solaire sont généralement exprimées en tant que rayonnement total sur une surface horizontale ou en tant que rayonnement total sur une surface qui suit le soleil.

Les données de rayonnement pour les systèmes électriques solaires (photovoltaïques) sont souvent exprimées en kilowattheures par mètre carré (kWh/m2). Les estimations directes de l'énergie solaire peuvent également être exprimées en watts par mètre carré (W/m2).

Les données de rayonnement pour les systèmes de chauffage solaire de l'eau et des locaux sont généralement présentées en unités thermiques britanniques par pied carré (Btu/ft2).

Répartition

La source d'énergie solaire aux Pays-Bas est suffisante pour les systèmes photovoltaïques (PV) car ils utilisent à la fois la lumière directe du soleil et la lumière diffuse. D'autres technologies peuvent être plus limitées. Cependant, la quantité d'énergie générée par une technologie solaire à un endroit particulier dépend de la quantité d'énergie solaire qui l'atteint.


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