Dans le contexte actuel de développement rapide des sciences et des technologies, les capteurs de toutes sortes sont comme des « héros de l'ombre », fournissant discrètement des données essentielles au fonctionnement de nombreux domaines. Parmi eux, les capteurs de rayonnement solaire jouent un rôle indispensable dans de nombreuses industries grâce à leurs capacités de mesure précises du rayonnement solaire.
Les capteurs de rayonnement solaire sont, en substance, des instruments de précision utilisés pour mesurer le rayonnement solaire et l'énergie solaire. Leur mission principale est de convertir le rayonnement solaire reçu en d'autres formes d'énergie facilement mesurables, telles que la chaleur et l'électricité, avec le moins de pertes possible. Ce processus de transformation, tel une subtile « magie » énergétique, nous permet de percer les mystères du rayonnement solaire.
Du point de vue des indicateurs techniques, le capteur de rayonnement solaire présente d'excellentes performances. Ses dimensions standard sont de 100 mm de diamètre et 100 mm de hauteur. Sa plage de mesure est très étendue, de 0 à 2500 W/m². Sa sensibilité atteint 7 à 14 μV/(W·m⁻²) et sa résistance interne est d'environ 350 Ω. Son temps de réponse est extrêmement rapide : ≤ 30 secondes (99 %) pour la détection des variations du rayonnement solaire. La stabilité et l'erreur non linéaire sont maîtrisées à ±2 %, avec une précision de 2 %. La réponse cosinus est ≤ ±7 % pour un angle d'altitude solaire de 10°. La plage de températures de fonctionnement s'étend de -20 °C à +70 °C. Le signal de sortie peut atteindre 0 à 25 mV (et, avec un transmetteur de courant DL-2, un signal standard de 4 à 20 mA). Ces excellents paramètres de performance permettent au capteur de rayonnement solaire d'effectuer la mesure de manière stable et précise dans un environnement complexe et changeant.
Le rayonnement solaire est le principal moteur de la circulation atmosphérique, un phénomène naturel essentiel sur Terre. Ce rayonnement atteint la surface terrestre de deux manières : le rayonnement solaire direct, qui traverse directement l’atmosphère, et le rayonnement solaire diffusé, c’est-à-dire le rayonnement solaire incident diffusé ou réfléchi par la surface. Selon les recherches, environ 50 % du rayonnement solaire à ondes courtes est absorbé par la surface et converti en rayonnement infrarouge thermique. La mesure du rayonnement solaire direct est l’une des principales missions des capteurs de rayonnement solaire. En mesurant précisément ce rayonnement, nous pouvons mieux comprendre la source et la distribution de l’énergie terrestre, ce qui fournit une base de données solide pour la recherche et les applications dans de nombreux domaines.
En pratique, les capteurs de rayonnement solaire sont largement utilisés dans de nombreux domaines. Dans le secteur de l'énergie solaire, ils constituent un outil essentiel pour évaluer le potentiel des ressources solaires et optimiser la conception et l'exploitation des systèmes de production d'énergie solaire. Grâce aux données fournies par ces capteurs, les ingénieurs peuvent déterminer avec précision l'intensité du rayonnement solaire dans différentes régions et à différents moments, afin de planifier rationnellement l'emplacement et l'agencement des centrales solaires et d'améliorer l'efficacité et la stabilité de la production d'énergie solaire. Par exemple, dans certaines grandes centrales photovoltaïques, des capteurs de rayonnement solaire de haute précision sont installés. Ils permettent de surveiller en temps réel les variations du rayonnement solaire et d'ajuster l'angle et le fonctionnement des panneaux photovoltaïques afin de maximiser la captation de l'énergie solaire et d'améliorer le rendement de la production d'électricité.
Le domaine météorologique est indissociable des capteurs de rayonnement solaire. L'analyse des données de rayonnement solaire permet aux météorologues de prévoir plus précisément les changements météorologiques et d'étudier les tendances climatiques. Source d'énergie essentielle du système climatique terrestre, le rayonnement solaire influence profondément la température, l'humidité, la pression atmosphérique et d'autres paramètres météorologiques. Les données continues et précises fournies par les capteurs de rayonnement solaire aident les scientifiques à mieux comprendre les processus météorologiques et à améliorer la précision et la fiabilité des prévisions. Par exemple, dans les modèles numériques de prévision météorologique, les données de rayonnement solaire constituent un paramètre d'entrée important, et leur précision influe directement sur la précision de la simulation de l'évolution du système météorologique.
En agriculture, les capteurs de rayonnement solaire jouent un rôle essentiel. La croissance et le développement des cultures sont étroitement liés au rayonnement solaire, et une intensité et une durée d'éclairage appropriées sont des conditions clés pour la photosynthèse et l'accumulation des nutriments. Les chercheurs et les agriculteurs peuvent utiliser ces capteurs pour surveiller la lumière dans les champs et, en fonction des besoins lumineux des différentes phases de croissance, prendre des mesures culturales et de gestion adaptées, comme une densité de plantation optimale ou l'ajustement des filets d'ombrage, afin de favoriser une croissance saine, d'améliorer le rendement et la qualité des produits agricoles.
Dans le cadre de la recherche sur le vieillissement des matériaux de construction et la pollution atmosphérique, les capteurs de rayonnement solaire sont indispensables. Des composants tels que les rayons ultraviolets du rayonnement solaire peuvent accélérer le processus de vieillissement des matériaux de construction. En mesurant l'intensité et la distribution spectrale du rayonnement solaire, les chercheurs peuvent évaluer la durabilité de différents matériaux de construction sous l'action de ce rayonnement et fournir une base scientifique pour leur sélection et leur protection. De plus, le rayonnement solaire interagit avec les polluants atmosphériques, influençant les processus chimiques atmosphériques et la qualité de l'air. Les données issues des capteurs de rayonnement solaire peuvent aider les scientifiques à étudier le mécanisme de formation et la loi de diffusion des polluants atmosphériques et contribuer à l'élaboration de mesures efficaces de prévention et de contrôle de la pollution.
Prenons l'exemple de la dynamique récente du secteur : lors de la 20e Conférence internationale sur l'utilisation de l'énergie solaire (Jinan) et du 4e Salon des applications des nouvelles énergies et du stockage de l'énergie (Shandong), qui se sont tenus du 5 au 7 mars, la société Qiyun Zhongtian a présenté des équipements de surveillance de haute précision et des solutions intelligentes complètes pour l'environnement photovoltaïque, développés en interne. Parmi ces équipements, le système intégré de surveillance du rayonnement solaire à dispersion directe totale, lancé par la société, permet de surveiller simultanément le rayonnement total, le rayonnement direct et le rayonnement diffusé à l'aide d'un seul appareil. Sa précision de mesure, conforme à la norme de classe A, a suscité l'intérêt de nombreux représentants d'entreprises énergétiques, et plusieurs sociétés ont manifesté leur intention de collaborer. Ce cas illustre parfaitement le potentiel d'application et de marché novateur de la technologie des capteurs de rayonnement solaire dans le secteur.
Découvrez le système de surveillance automatique du rayonnement spectral solaire. Cet irradiateur spectral solaire intelligent trouve des applications dans les domaines de l'énergie solaire, de la recherche en sciences atmosphériques, de l'agriculture, de la surveillance environnementale et autres. Combinant filtre multispectral et thermopile, il mesure avec précision l'énergie du rayonnement solaire dans différentes plages spectrales, ainsi que le rayonnement total, le rayonnement diffusé et d'autres données. Ce système offre des fonctionnalités avancées telles que la surveillance des données de rayonnement, l'acquisition de données scientifiques et technologiques, le stockage sans fil des données, la gestion et la maintenance intelligentes des données, l'auto-étalonnage de la sensibilité et un système de suivi global. Il constitue ainsi une solution idéale pour l'évaluation à long terme de l'énergie spectrale solaire, des ressources en énergie solaire et des données météorologiques sur le terrain.
Instrument de mesure essentiel, le capteur de rayonnement solaire contribue fortement à notre compréhension du soleil, à l'utilisation de l'énergie solaire et à l'étude des changements environnementaux terrestres grâce à sa précision et à ses nombreux domaines d'application. Avec les progrès constants de la science et de la technologie, il est probable que les capteurs de rayonnement solaire joueront un rôle encore plus important dans de nombreux domaines et contribueront au développement durable de la société. Attendons-nous à ce que les capteurs de rayonnement solaire rayonnent encore davantage à l'avenir, permettant à l'humanité d'explorer des territoires inconnus et de bâtir un avenir meilleur.
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Date de publication : 25 mars 2025