XI Xornadas de Arquitectura Bioclimática Organiza : Colexio de Arquitectos de Galicia Delegación de Santiago. Dr. Manuel Vázquez Vázquez

Transcripción

1 XI Xornadas de Arquitectura Bioclimática Organiza : Colexio de Arquitectos de Galicia Delegación de Santiago A RADIACIÓN SOLAR. NATUREZA. EFECTOS DA ATMOSFERA E OS MOVIMENTOS DA TERRA. DISPONIBILIDADE. ATLAS SOLAR Santiago de Compostela. 15 de novembro de 2008 Dr. Manuel Vázquez Vázquez A RADIACIÓN SOLAR ÍNDICE 1. Natureza da radiación solar 2. Efecto da atmosfera sobre a radiación solar 3. Radiación solar directa, difusa e global 4. Efecto dos movementos da Terra sobre a radiación solar 5. Radiación solar dispoñible 6. Atlas de Radiación Solar de Galicia

2 A RADIACIÓN SOLAR 1. Natureza da radiación solar

3 Sol e terra

4 Espectro de la radiación electromagnética Descomposición da radiación solar por un prisma de vidro

5 Descomposición da radiación solar polas gotas de auga NATUREZA DA RADIACIÓN SOLAR Ondas electromagnéticas Frecuencia, lonxitude, velocidade Fotóns Enerxía

6 Espectro da radiación electromagnética Emisión de radiación da materia debido a súa temperatura

7 Emisión de radiación da materia debido a súa temperatura Emisión de radiación da materia debido a súa temperatura

8 Curvas espectrais de radiación de corpos negros en función da súa temperatura O Sol: emisor de radiación como un corpo negro a K O Sol é unha inmensa fonte de enerxía inesgotable cun diámetro de 1.39 x 10 6 km situado á distancia media de 150x10 6 km respecto da Terra. O Sol xera a súa enerxía radiante en reaccións nucleares de fusión que teñen lugar no seu núcleo. A xeración de enerxía provén, polo tanto, da conversión de masa en enerxía como nun reactor nuclear. Seu fluxo radiante total é duns 3,8 x MW cunha potencia media de emisión de 62,5 MW en cada metro cadrado de superficie solar. Pola intensidade total de radiación que emite, así como pola distribución espectral desta radiación, o Sol, pódese dicirse, aseméllase a un corpo negro que tivera unha temperatura superficial duns K.

9 Intensidade espectral da radiación solar fora da atmósfera Aproximadamente 45 % infravermella (non visible) 45 % luz visible 10 % ultravioleta (non visible) Constante Solar A constante solar é a potencia de radiación recibida do Sol, cando o Sol está á distancia media da Terra, en 1 m 2 de superficie situada inmediatamente fora da atmosfera e perpendicularmente á dirección dos raios solares. Seu valor é de 1367 W/m 2

10 A RADIACIÓN SOLAR 2. Efecto da atmosfera sobre a radiación solar A potencia da radiación solar diminúe ó atravesala atmosfera

11 Diminución da intensidade (espectral e total) da radiación solar ó atravesar a atmosfera sen nubes Algúns compoñentes da atmosfera absorben parcialmente a radiación solar (maioritariamente o ozono na zona ultravioleta (non visible) e o dióxido de carbono e o vapor de auga na zona infravermella (non visible)), e outros compoñentes tenden a dispersala (ou reflectila) parcialmente (nitróxeno, oxíxeno, aerosoles) especialmente na zona visible do espectro. En consecuencia, ó atravesala atmosfera diminúe a intensidade solar en cada rango do espectro (ordenadas da curva) e no seu valor total (área debaixo da curva). Efecto da altura solar na diminución da intensidade da radiación solar ó atravesar a atmosfera sen nubes altura solar h é o ángulo que forma a dirección do Sol co plano horizontal O camiño que percorren os raios do Sol a través da atmosfera é tanto maior canto menor é a altura solar. Canto maior sexa o percorrido maiores son as probabilidades de que os raios sexan absorbidos e dispersados polos compoñentes atmosféricos por lo que chegarán á superficie terrestre tanto menos potentes canto máis baixo estea o Sol. A intensidade id d solar diminúe i coa altura solar

12 O concepto de masa de aire para definir o percorrido dos raios de sol na atmosfera Masa de aire (AM): número que se obtén de dividir o percorrido do raio nun instante concreto polo percorrido cando o Sol estivera na vertical do lugar Una expresión aproximada m = 1/sen h Cores azul e vermello do ceo Os compoñentes dispersantes do aire teñen a propiedade de dispersar máis na zona azul do espectro dos raios solares que na zona do vermello, polo que, canto máis bi baixo estea o sol, os raios chegan á superficie terrestre con maior proporción no espectro vermello e é a razón pola que se ve a posta e amancer de sol de cores vermello amarelos. Os raios dispersos na atmosfera teñen maior proporción no espectro do azul e é razón pola que se ve o ceo de cor azul.

13 As nubes: O compoñente da atmosfera que máis inflúe na diminución da radiación solar na superficie terrestre As nubes son o compoñente atmosférico que máis fai diminuír a radiación solar recibida na superficie terrestre. As gotas de auga e cristais de xeo que as compoñen son maioritariamente dispersantes. Como dispersan de forma moi igual en todo o espectro da radiación solar, a radiación que dispersan vese de cor branco ou gris, segundo sexa a intensidade id d da radiación. ió A RADIACIÓN SOLAR 3. Radiación solar directa, difusa e global

14 Definición de radiación solar directa, difusa e global Radiación solar directa: Conxunto de raios que conseguen chegar á superficie terrestre sen sufrir desviacións na súa traxectoria dende Sol (chegan da dirección do Sol) Radiación solar difusa: Conxunto de raios que chegan á superficie da terra despois de sufrir desviacións na súa traxectoria dende o Sol polos compoñentes atmosféricos (chegan de todas as partes do ceo) Radiación solar global ou total: Suma das radiacións directa e difusa Intensidade da radiación solar na superficie terrestre nun día claro e despexado A radiación solar directa do Sol é menor que a que hif hai fora da atmosfera (extraterrestre), e a esta súmase unha pequena cantidade de radiación solar difusa. Nun día en que a atmosfera estea limpa e sen nubes, a intensidade de radiación solar total no plano horizontal ó medio día dun día de primavera-verán verán alcanza os 1000 W/m 2.

15 A RADIACIÓN SOLAR 4. Efecto dos movementos da Terra sobre a radiación solar Efecto do movemento de rotación da Terra O movemento de rotación da Terra determina o día e a noite. De noite a radiación ió solar recibida é nula, e de día a radiación solar aumenta dende o amencer ata o medio día para ir diminuíndo ata a posta do Sol.

16 Debido a este movemento de rotación da Terra, o Sol aparenta rotar ó redor da Terra describindo unha traxectoria no ceo Canto máis baixo está o Sol máis oblicuos se reciben os raios na superficie terrestre e, polo tanto, máis baixa é a intensidade Efecto do movemento de rotación da Terra Efecto do movemento de traslación da Terra A Terra describe, ademais, un movemento de traslación (eclíptica) ó redor do Sol. Este movemento elíptico fai que a Terra estea máis próxima do Sol no inverno que no verán polo que a intensidade de radiación solar extraterrestre será un pouco maior no inverno que no verán.

17 Efecto do movemento de traslación da Terra A combinación do movemento de rotación xunto co feito de que o eixo de xiro da Terra estea inclinado respecto do plano da eclíptica fai que a traxectoria aparente do Sol varíe ó longo do ano, tendo o Sol unha traxectoria máis baixa no outonoinverno, co que a intensidade de radiación é menor que na primaveraverán, ademais de provocar que haxa menos horas diúrnas. Esta é a causa das estacións Efecto do movemento de traslación da Terra Se o eixo de xiro da Terra non estivera inclinado, a traxectoria do Sol sería sempre a mesma, a duración do día sería igual todo o ano, non habería estacións e a posición da parte iluminada da terra será igual todo o ano.

18 Efecto do movemento de traslación da Terra Se o eixo de xiro da Terra non estivera inclinado, a traxectoria do Sol sería sempre a mesma, a duración do día sería igual todo o ano, non habería estacións e a posición da parte iluminada da terra será igual todo o ano. Debido a esa inclinación, a posición da parte iluminada da terra varía ó longo do ano. Efecto combinado dos movementos de rotación e traslación da Terra Traxectorias aparentes do Sol ó longo do ano. As traxectorias son circunferencias i situadas en planos paralelos e perpendiculares ó eixo de xiro da Terra. Os arcos de circunferencia por enriba do horizonte (horas diúrnas) fanse máis pequenos cara o inverno e medran cara o verán

19 Dependencia da radiación solar recibida da situación xeográfica A situación xeográfica queda determinada coas coordenadas xeográficas: latitude, lonxitude e altitude. As traxectorias do Sol, e en consecuencia, a intensidade da radiación solar e a duración do día, son diferentes para latitudes diferentes. A masa de aire a atravesar polos raios solares diminúe coa altitude polo que, a maior altitude, a intensidade id d da radiación tende a ser maior. A RADIACIÓN SOLAR 5. Radiación solar dispoñible. Atlas

20 Radiación solar recibida nun lugar concreto A radiación solar que se recibe nun lugar concreto ven determinada polas condicións da atmosfera (climatoloxía, contaminación atmosférica,etc.), pola situación xeográfica (latitude e altitude) e pola época do ano (outono-inverno e primavera- verán). No hemisferio norte hai máis radiación solar no verán que no inverno. Verán Terra máis lonxe do Sol Días mas longos Altura do sol maior Máis días soleados Inverno Terra máis cerca do Sol Das máis curtos Altura do Sol menor Máis días anubrados Radiación solar dispoñible en Galicia A radiación solar dispoñible en Galicia pódese obter do Atlas de Radiación Solar elaborado polo Laboratorio de Enerxía Solar da, que mostra as radiacións solares medias diarias mensuais e anual recibidas no plano horizontal en todo o territorio galego.

21 A Coruña 16 abril-30 mayo 2007 Curso de Técnico en Sistemas de Energías Renovables XI Xornadas de Arquitectura Bioclimática Organiza : Colexio de Arquitectos de Galicia Delegación de Santiago A RADIACIÓN SOLAR. NATUREZA. XEOMETRIA. DISPONIBILIDADE EN GALICIA: ATLAS. BASES DE DATOS. AVALIACIÓN Santiago de Compostela. 15 de novembro de 2008 Dr. Manuel Vázquez Vázquez