La radiazione solare può essere misurata in base all’effetto Seebeck.
Questo effetto termopila fa parte di un fenomeno fisico chiamato effetto termoelettrico, in cui la differenza di temperatura tra due conduttori elettrici dissimili produce una differenza di tensione.
La differenza di potenziale tra i due conduttori mantenuti a temperature diverse è definita effetto Seebeck.
Un piranometro a termopila è costituito da molte giunzioni come descritto sopra, poste in linea.
Il lato caldo è esposto alla radiazione solare, mentre il lato freddo è all’ombra.
Misurando la tensione tra i 2 giunti, è possibile trovare la radiazione irradiata dal sensore.
La tensione fornisce una misura dell’irraggiamento solare.
Vi siete mai chiesti a cosa serva la cupola di vetro sui piranometri a termopila?
La cupola di vetro in cima al piranometro a termopila consente l’ingresso della luce massima da angoli di 180°, eliminando le correnti di convezione e il vento per garantire letture accurate.
Senza la cupola di vetro, le correnti d’aria raffredderebbero in modo anomalo il lato caldo, distorcendo le misurazioni dell’irradiazione.
Grazie all’effetto Seebeck e all’accorto design a cupola, il piranometro a termopila è in grado di assorbire un’ampia gamma dello spettro solare, con una sensibilità spettrale compresa tra 300 nm e 3000 nm e una risposta piatta lungo quasi tutto lo spettro.
Un piranometro a termopila può essere utilizzato anche per misurare la radiazione solare diffusa.
Secondo ISO9060, che stabilisce gli standard dei piranometri, i piranometri a termopila sono classificati come segue, in ordine crescente di costi e precisione:
Sfortunatamente i piranometri a termopila danno un segnale relativamente debole, quindi sono vulnerabili ai disturbi elettrici ed elettromagnetici.
Nelle aree in cui sono presenti disturbi elettrici ed elettromagnetici, il segnale deve essere amplificato entro i primi decimetri o all’interno del corpo del piranometro.
I piranometri a termopila sono lo strumento di misura solare standard per il monitoraggio delle condizioni meteorologiche e di qualsiasi ricerca che richieda un elevato grado di precisione.
Vengono occasionalmente utilizzati per valutare l’efficienza di un impianto fotovoltaico, anche se i piranometri fotovoltaici basati su celle al silicio sono più adatti.
