Efectes de l’altura solar, la nuvolositat i la temperatura en les mesures dels piranòmetres de silici = Efectos de la altura solar, la nubosidad y la temperatura en las medidas de los piranometros de silicio

Abstract

La mesura de la irradiància solar en superfície es fa mitjançant piranòmetres amb sensor termoelèctric o amb sensor de silici. Aquests darrers presenten una resposta espectral no uniforme i limitada a la banda de 400 a 1100 nm, i, a més, la seva sensibilitat depèn fortament de la temperatura. Els piranòmetres termoelèctrics, en canvi, presenten una resposta espectral uniforme en la banda solar, i un coeficient de temperatura reduït. L’objectiu de l’estudi que es presenta ha estat millorar l’acord entre les mesures d’irradiància global preses amb un piranòmetre termoelèctric CM11 de Kipp & Zonen, i diversos piranòmetres fotovoltaics o de silici Li200SA de Li-Cor. Com que la resposta angular dels sensors s’aparta en general de la resposta cosinus ideal, es proposen unes correccions a tal efecte. S’han analitzat les dades minutals corresponents a un cicle anual de mesures d’irradiància preses pels dos tipus de piranòmetres a l’estació radiomètrica de la Universitat de Girona. Les correccions proposades per la resposta angular dels instruments es basen en bibliografia prèvia, i també en simulacions realitzades amb un model espectral de transferència radiativa multicapa. La simulació ha permès obtenir correccions per compensar les diferents respostes angulars i espectrals dels dos tipus d’instruments. Per a cels serens, les correccions angulars i espectrals milloren notablement l’acord entre les mesures dels dos tipus de piranòmetres. També es proposa una correcció de l’efecte de la temperatura sobre la mesura dels piranòmetres de silici, obtinguda empíricament. Malgrat que les correccions s’han obtingut per a cels serens, han estat també aplicades a condicions de cel ennuvolat, caracteritzades objectivament mitjançant un algorisme basat en mesures d’irradiància global i difusa. Finalment s’ha comprovat que les correccions també milloren l’acord entre les mesures dels dos tipus de sensors independentment de l’extensió de la coberta de núvols

El objetivo del estudio que presentamos ha sido el de mejorar el acuerdo entre las medidas de irradiancia global tomadas con un piranómetro termoeléctrico CM11 de Kipp & Zonen, y varios piranómetros fotovoltaicos o de silicio Li200SA de Li-Cor. Como la respuesta angular de los sensores se aparta en general de la respuesta cosinus ideal, se proponen unas correcciones a tal efecto. Se han analizado los datos minutales correspondientes a un ciclo anual de medidas de irradiancia tomadas por los dos tipos de piranómetros en la estación radiométrica de la Universitat de Girona. Las correcciones propuestas por la respuesta angular de los instrumentos se basan en bibliografía previa, y también en simulaciones realizadas con un modelo espectral de transferencia radiativa multicapa. La simulación ha permitido obtener correcciones para compensar las distintas respuestas angulares y espectrales de los dos tipos de instrumentos. Para cielos serenos, las correcciones angulares y espectrales mejoran notablemente el acuerdo entre las medidas de los dos tipos de piranómetros. También se propone una corrección del efecto de la temperatura sobre la medida de los piranómetros de silicio, obtenida empíricamente. A pesar de que las correcciones se han obtenido para cielos serenos, han sido también aplicadas a condiciones de cielo nuboso, caracterizadas objetivamente mediante un algoritmo basado en medidas de irradiancia global y difusa. Finalmente se ha comprobado que las correcciones también mejoran el acuerdo entre las medidas de los tipos de sensores independientemente de la extensión de la cubierta de nubes.