Pablo Caballero
Apr 25, 2024
Du point de vue de la modélisation de l'énergie solaire, une éclipse solaire entraîne une baisse temporaire de l'irradiance dans les zones où le soleil et la lune projettent des ombres au cours de leur voyage dans l'espace.
À l'occasion de la dernière éclipse solaire totale du 8 avril 2024, lisez comment fonctionne la modélisation de l'irradiance solaire et comment identifier les éclipses solaires dans les ensembles de données sur l'énergie solaire.
Figure 1 : Carte de l'irradiance horizontale globale (GHI) et série temporelle GHI pour trois endroits sélectionnés pendant l'éclipse.
Une éclipse se produit environ tous les 18 mois quelque part sur la planète. Selon que l'éclipse est partielle, totale ou annulaire, l'effet sur les profils d'irradiation quotidiens sera d'une intensité différente.
Il est probable qu'en cas de nuages, l'effet d'une éclipse solaire dans les ensembles de données d'irradiance se superpose à l'effet des nuages, ce qui rend difficile sa détection à partir des profils quotidiens de l'irradiance horizontale globale et de l'irradiance normale directe (GHI et DNI).
Figure 2 : Images satellites visibles fournies par le satellite GOES pendant l'éclipse.
Cependant, nous pouvons observer quelque chose à tous les endroits : une chute soudaine mais régulière du profil d'irradiation du ciel clair, à la fois sur l'irradiation horizontale globale et l'irradiation normale directe du ciel clair (GHIc et DNIc).
Cette forme particulière est encore plus visible dans les endroits où l'éclipse s'est produite pendant les heures centrales et a été perçue comme une éclipse totale (ou du moins une partie importante du soleil a été couverte).
Figure 3 : Chute des valeurs de ciel clair sur le GHI et le DNI pendant une éclipse solaire totale. Échantillon pour un site à Dallas, Texas.
L'éclairement énergétique du ciel clair représente l'éclairement solaire disponible à la surface de la Terre pour le lieu et la période considérés, si l'on suppose qu'aucun nuage ne couvre le ciel. En d'autres termes, l'éclairement énergétique du ciel clair représente la valeur maximale théorique à laquelle est superposé le signal d'atténuation des nuages dérivé du satellite.
L'éclairement énergétique du ciel clair dépend de plusieurs facteurs.
Tout d'abord, il dépend de la distance Terre-Soleil et de la position du Soleil dans le ciel. Une fois ces facteurs calculés, le modèle d'irradiation solaire ajoute l'effet de la diffusion et de l'absorption de l'irradiation solaire lors de la traversée de l'atmosphère. Pour cela, nous utilisons des données telles que l'altitude au-dessus du niveau de la mer et la composition des gaz atmosphériques, en particulier la vapeur d'eau et la teneur en ozone.
Un autre facteur important pris en compte dans l'irradiation du ciel clair est la teneur en aérosols de l'atmosphère.
Ces minuscules particules proviennent généralement des tempêtes de poussière, des émissions industrielles et d'autres événements tels que les incendies de forêt et les volcans. Elles sont transportées dans l'air selon des schémas spécifiques, qui sont également modélisés et intégrés dans la chaîne de calcul de l'irradiation du ciel clair.
Figure 4 : Graphiques montrant les profils quotidiens du GHI et du DNI des 7, 8 et 9 avril, respectivement, pour Durango (Mexique), Dallas (États-Unis) et Belleville (Canada).
Figure 5 : Graphiques montrant les profils quotidiens du GHIc et du DNIc pour les 7, 8 et 9 avril, respectivement, pour Durango (Mexique), Dallas (USA) et Belleville (Canada).
La prochaine éclipse solaire (cette fois-ci de type annulaire) aura lieu le 2 octobre 2024. Elle sera visible depuis les régions de l'océan Pacifique et de l'extrême sud de l'Amérique du Sud.
Comprendre les nuances des éclipses, des aérosols et des nuages est essentiel pour les acteurs du secteur de l'énergie solaire dans le monde entier afin d'optimiser l'utilisation de l'énergie solaire. La modélisation de l'irradiation solaire synthétise les connaissances météorologiques, la modélisation informatique et les techniques de télédétection pour y parvenir.
