Cette animation permet de choisir une latitude sur l'hémisphère nord de la Terre une jour de l'année
et une heure pour obtenir des
informations sur la puissance du rayonnement solaire et l'énergie solaire totale reçue ce jour-là ainsi
que pendant toute une année.
Attention, ces calculs tableant sur l'absence complète de nuages !
Paramètres
Latitude : angle entre l'équateur et le lieu, en degrés (par rappor au centre de la Terre)
Altitude : altitude du lieu par rapport au niveau de la mer, en mètres.
Jour : jour de l'année (1 correspond au premier janvier). On néglige le fait qu'il y
a des années bissextiles… La date correspondant au jour est affichée sur le schéma
à droite.
Heure : heure de la journée. Il s'agit de l'heure solaire vraie pour laquelle le Soleil
est à son point culminant à 12h00. A Lausanne, il faudrait enlever environ 1h30 au temps officiel
(en été, et 30 minutes en hiver). De plus, à cause de la trajectoire elliptique de la Terre, le
passage du Soleil au zénith fluctue de ±15 minutes au cours de l'année, ce qui a été négligé
dans ce modèle…
Inclinaison du panneau : l'angle en degrés entre le panneau et l'horizontale
Orientation du panneau : L'angle vers où est dirigé le panneau incliné, en degrés. Nord : 0°,
Est : 90°, Sud : 180°, Ouest : 270°
Panneau suit le Soleil : on peut simuler un panneau qui serait orienté automatiquement et
en tout temps afin d'être toujours perpendiculaire au rayons solaires (sauf si le Soleil est
couché…); si coché, les réglages de l'inclinaison et de l'orientation du panneau n'ont plus
d'importance (et on ne peut pas le modifier dans ce mode)! Les panneaux réels sont en grande
majorité fixes!
Puissance de rayonnement du Soleil : puissance du rayonnement solaire traversant une
surface de un mètre-carré (perpendiculaire aux rayons). Cette valeur est de 1367 W/m2,
mais elle fluctue légèrement au cours de l'année à cause de l'orbite élliptique de la Terre…
Facteur de l'atmosphère : La valeur moyenne est de 0.7 (sans unités), ce qui signifie que si les
rayons
du Soleil étaient perpendiculaires au sol, seulement 70% du rayonnement arrivent au sol (30% sont
donc absorbés par l'atmosphère). L'animation tient compte du fait que si les rayons ne sont pas
perpendiculaires au sol, il traversent une couche d'atmosphère plus grande et seront donc absorbés
encore davantage. Par contre, on ne tient pas compte des effets de réfraction (le Soleil couchant réel
reste
visible plus longtemps qu'en l'absence d'atmosphère…).
Angle axe Terre : inclinaison, en degrés, de l'axe de la Terre par rapport à l'écliptique
(plan dans lequel la Terre tourne autour du Soleil). Si l'axe était perpendiculaire à l'écliptique,
cet angle vaudrait 0°…
Avec rayonnement diffus : le panneau ne reçoit pas seulement la lumière directe du Soleil,
mais également celle que tout le reste du ciel bleu rayonne (ne la décochez que si on vous le
demande!)
Sans atmosphère : pour voir l'impact de l'atmosphère sur le rayonnement arrivant sur le
panneau… (ne la cochez que si on vous le demande!)
Informations affichées
Puissance de rayonnement panneau : puissance du rayonnement solaire arrivant sur le
panneau (en W/m2). Le calcul tient compte de l'absorption par l'atmosphère (qui dépend
de l'inclinaison des
rayons solaires par rapport au sol), et de l'inclinaison du panneau et de son orientation. Mais
attention, il ne s'agit pas de la puissance électrique générée par le panneau car
seule une petite partie de l'énergie solaire incidente est convertie en électricité. Le
rendement d'un panneau (rapport de la puissance électrique fournie pas le panneau
par la puissance lumineuse reçue par le panneau) dépend
du modèle de panneau utilisé et certainement aussi de l'angle d'incidence des rayons…
Energie de rayonnement par jour : énergie solaire (en Wh/m2) arrivant sur le panneau
en un jour.
Angle zénithal du Soleil : angle entre les rayons de soleil et la verticale du lieu; si
le Soleil était droit au-dessus, cet angle serait de 0°…
Angle Soleil – perpendiculaire au panneau : angle entre les rayons de soleil et la
perpendiculaire au panneau. Lorsque le panneau suit le Soleil, cet angle est nul par définition.
Energie par an : énergie totale arrivant sur la panneau en une année (attention, en
kWh/m2)
Schéma de droite
On y voit :
Le Soleil (au centre, bien trop petit, évidemment)
La Terre (ronde, tons bleus) avec :
L'emplacement du panneau (point noir); il se trouve au bord d'un cercle (ellipse) plus
clair dont le pourtour correspond à la latitude choisie
L'axe de la Terre (trait brun en haut de la Terre)
La partie de la Terre où il fait nuit (demi-cercle plus foncé, opposé au Soleil)
Le plan équatorial (cercle plus foncé qui devient visible si on incline davantage l'axe
de la Terre…)
Un encart pour visualiser l'inclinaison et l'orientation du panneau (noir) ansi que l'ombre qu'il
génère…
Divers
Le bouton 3D (en bas à droite) lance la version 3D où l'on voit
le panneau comme dans la réalité (lègèrement agrandi ;-), posé
sur le globe terrestre…
Le bouton URL (au milieu sous la partie graphique) stocke la
configuration actuelle des paramètres dans une url qu'on peut
placer dans un lien situé dans un document html ou pdf. En
cliquant sur ce lien, l'application s'ouvre directement avec
les bons paramètres…
En cliquant sur la ligne Puiss. rayonnement panneau avec la touche Majuscules enfoncée,
une fenêtre apparaît sur la droite sur laquelle on peut afficher des graphiques.
On peut aussi cliquer (à droite de Energie par an sur la dernière ligne).
Voici les données pouvant être visualisées :
Puissance de rayonnement reçue par le panneau
Energie reçue par jour par le panneau
Energie reçue par mois…
Energie reçue par année…
Ces données peuvent être affichées en fonction de divers paramètres :
heure
jour
latitude
inclinaison
orientation
altitude
hfact (facteur atmosphère)
psol (puissance de rayonnement du Soleil au-dessus de l'atmosphère)
angleAxis (inclinaison de l'axe de la Terre par rapport à l'écliptique)
Par exemple, si Variable vaut Latitude, sur l'axe horizontal, la latitude variera de
0° à 90° par pas de 10° (mais on peut choisir les limites et le pas), les autres paramètres (heure,
jour, …) prenant les valeurs affichés sur le panneau de gauche.
Attention, après une modification, il faut cliquer sur le bouton Calculer !
Si on choisit Série : heure, on pourra voir (après avoir cliqué sur Calculer) un
certain
nombre de courbes, chacune pour une heure différente…