produzione di energia elettrica con sistemi a celle ... - Il Saturatore

progettazione e simulazione degli impianti fotovoltaici
Fattori di torbidità
Il calcolo dell'esatto valore dell'energia solare incidente su di una cella fotovoltaica è
oggetto di numerose ipotesi che si basano sulla conoscenza dei fattori che influenzano il
valore della radiazione raccolta in una giornata serena. Infatti si considerano due tipi di
atmosfera: la prima detta CD è indicativa di una giornata serena ed abbastanza secca in
cui l’unica attenuazione alla radiazione luminosa è dovuta ad alcuni costituenti
atmosferici permanenti ed è considerata l’atmosfera ideale; la seconda è l’atmosfera reale
con poche nubi che contiene particelle solide sospese e vapore d acqua ma non contiene
alcuna forma di vapore condensato. In quest'ultimo caso il vapore d'acqua e le particelle
di aerosol (sospensione colloidale di particelle microscopiche liquide e solide presenti
nell'atmosfera) vanno considerate con l’ausilio di due pararnetri: β* detto coefficiente di
torbidità di Angstrom e T L, fattore di torbidità di Linke. Il coefficiente di Angstrom, β*,
è privo di dimensioni e rappresenta la quantità di aerosol presente nell'atmosfera e
compare nell'equazione di Angstrom che serve per determinare lo spessore spettrale
ottico relativo alla presenza di aerosol:
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δ β* λ −
=
aλ
in cui λ è la lunghezza d'onda; α* è l'esponente della lunghezza d'onda e rappresenta la
distribuzione della quantità di aerosol. La conoscenza di β* è subordinata alla
determinazione della radiazione diretta a due lunghezze d'onda 380 e 500 nm in una
parte di spettro solare in cui l’assorbimento è trascurabile: il suo valore varia
generalmente tra 0, per atmosfera CD, a 0.4 per atmosfera con alta percentuale di
aerosol. Il secondo parametro e il fattore di Linke, T L, definito come il numero di
atmosfere CD che si dovrebbero attraversare in ordine per ottenere la stessa
attenuazione che si ha per effetto dell’atmosfera presente. La radiazione diretta si può
esprimere in termini di T L secondo la seguente espressione:
I N = E 0 I SC exp (-δ rT Lm A) (8-32)
in cui E 0 I SC è la costante solare corretta col fattore di eccentricità dovuto alla variazione
della distanza Terra-Sole; δ R è lo spessore spettrale ottico dell'atmosfera CD; m A è la
massa d'aria ottica relativa. Essa dipende dall'angolo di zenit e dalla pressione
atmosferica nel sito e quindi dall'altitudine. La seguente formula da un'espressione di m A:
m A = (p/1013.25 hPa) (cosϑ + 0,15 (93,885°-ϑ ) -1,253 ) -1 (8-33)
Se ϑ è minore di 80° l'approssimazione m A = 1/cosϑ è valida. T L non rappresenta
esclusivamente la torbidità causata dall'aerosol perchè la quantità e affetta
dall'assorbimento della radiazione solare nelle zone in cui e presente il vapore d'acqua.
Invece β dipende strettamente dalla quantità di aerosol presente nell'aria. Si può dire
che T L dipende dalla massa d'aria ottica influenzata dal vapore d'acqua e dall'aerosol per
cui risulta abbastanza difficile determinarne il valore.
Walter Morgano Tesi di Dottorato di Ricerca
α
*