Irradiância é a densidade de energia solar que incide em uma superfície, por unidade de tempo. Em outras palavras, a irradiância é a quantidade de energia do Sol que atravessa uma superfície a cada instante. É normalmente medida em Watt/m2.
Irradiância na atmosfera e no solo
A irradiância solar medida acima da atmosfera da Terra é da ordem de 1,3 kW/m2. A atmosfera age como um filtro (parte desta radiação é refletida, parte é absorvida), e assim a quantidade de radiação que efetivamente chega ao solo é menor. A intensidade da radiação incidente direta depende da localização, como veremos em seguida, mas a média fica em torno de 1.000 W/m2 ou 1 kW/m2. Este é o valor utilizado nos testes de módulos fotovoltaicos.
A irradiância solar varia com a latitude.
A quantidade de energia que chega do Sol em diferentes pontos da Terra é a mesma. Porém, a irradiância (W/m2) em cada local vai variar em função da área sobre a qual esta energia vai se distribuir, o que depende da inclinação dos raios solares naquele lugar, que varia com a latitude e com a época do ano.
Fonte [2]: http://www.ces.fau.edu/nasa/module-3/why-does-temperature-vary/angle-of-the-sun.php
A maior parte do Brasil está situada entre a linha do Equador e o Trópico de Capricórnio (hemisfério Sul), e assim tem posição favorável para receber irradiação solar (irradiação é irradiância acumulada ao longo do tempo). A maior irradiação se verifica entre o semiárido da Bahia e o noroeste de Minas Gerais, com média anual de 6,5 KWh/m² por dia. A média anual no país fica entre 4,5 e 6,3 kWh/m² por dia.
Os dados da figura acima são do Atlas Brasileiro de Energia Solar. Os dados de irradiação estão em kWh/m2. A medição da irradiância solar acima da atmosfera é feita por satélites meteorológicos. Para medir a irradiância ao nível do solo são utilizados sensores especiais (piranômetros, heliógrafos etc.). Existem dois estudos importantes sobre a radiação solar que incide no Brasil:
- Atlas Solarimétrico do Brasil - elaborado pelo CRESESB (http://www.cresesb.cepel.br/)
- Atlas Brasileiro de Energia Solar (UFSC em parceria com a equipe do projeto SWERA).
Curva da irradiância
Além de variar com a latitude, como vimos acima, a irradiância varia também ao longo do dia. A irradiância solar (W/m2) começa com o amanhecer, atinge seu máximo no meio-dia solar, diminui ao longo da tarde e cai para zero durante a noite. Assim, o gráfico da irradiância ao longo do tempo produz uma curva em forma de sino. O valor padrão para testes de sistemas fotovoltaicos é de 1.000 W/m2. A figura mostra que a irradiância solar (W/m2) em setembro (linha cheia) atingiu valores maiores do que a de março (linha pontilhada), a cada hora do dia, para o local escolhido (uma vila no Pará).
Fonte da imagem: Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos, Edição 2014, página 154
Organização João Tavares Pinho e Marco Antônio Galdino CEPEL - DTE - CRESESB