Rayonnement solaire - Aspects géométriques et énergétiques

Sommaire

I – Éléments du calcul de l’énergie solaire

II – Le soleil

A. Description du soleil

B. Puissance émise

C. Constante solaire

III – Position du soleil dans le ciel

A. Mouvement réel

B. Mouvement apparent

C. Coordonnées spatiales

D. Correspondance entre systèmes de coordonnées

E. Parcours solaires pour une latitude

F. Temps solaire vrai et temps légal

G. Angle d’incidence du rayonnement solaire sur une surface quelconque

IV – Ombres portées et masques

A. Ombres portées

B. Étude d’ensoleillement à l’héliodon

C. Tracé des masques

D. Cas complexe : utilisation d’un objectif fish-eye

E. Ombres portées dans un champ de capteurs

V – Données météorologiques

A. Importance des informations

B. Caractéristiques d’une station de météorologie

C. Le vent

D. La neige

E. La température ambiante

F. Température de l’eau froide du réseau

G. Durée d’insolation

H. Mesures de rayonnements solaires

I. Les bases de données utiles

VI – Énergie solaire reçue sur une surface quelconque

A. À partir du rayonnement direct

B. Bases des méthodes d’évaluation

C. Cas de la France – analyse des données sur les rayonnements

D. Évaluation des rayonnements à partir de la durée d’insolation

E. Énergie perdue par la présence d’un masque

F. Conclusion

Comment calculer la quantité d’énergie solaire interceptée par une surface quelconque qui peut être un capteur, une serre, ou tout simplement une fenêtre ? C’est la première étape, indispensable à qui envisage de se servir ou de se protéger de l’énergie solaire, de savoir combien il en arrive, où et quand.

Cela suppose quelques étapes intermédiaires dont la plus importante concerne les aspects géométriques : localiser le soleil dans le ciel à chaque période de l’année et pour un lieu précis, car si chacun « sait » que le soleil se lève à l’est et se couche à l’ouest, il est bon de se rappeler que cela n’arrive que deux jours par an !

Grâce à cette localisation, il deviendra possible de prévoir à quelle période de l’année un espace est ensoleillé – par ciel dégagé évidemment – et à quelle période il est dans l’ombre d’un arbre, d’un bâtiment ou d’une montagne. Il paraît inutile d’insister sur les applications tant urbanistiques qu’architecturales de cette question. Un ensemble de graphiques cohérents et superposables et d’indications pratiques forment un outil complet opérationnel pour traiter ces questions.

Comme toute méthode de calcul de l’énergie reçue suppose au moins une mesure météorologique concernant le soleil, on aborde ensuite sommairement les appareils de mesure,...