Le rayonnement solaire direct.
Le rayonnement solaire direct arrive à traverser l'atmosphère mais subit malgré tout une atténuation de son intensité. Pour calculer ce rayonnement la démarche est la suivante :
-1 Définir l'altitude du point local pour connaître la pression atmosphérique (PAtm) :
PAtm = 101325 x (1 - 2,26 x 10-5 x z)5,26, en Pa
où z est l'altitude en mètres
-2 Définir la pression de vapeur saturante (Pvs), le taux moyen d'humidité relative (HR) et la pression partielle de vapeur d'eau (Pv) :
Pvs = 2,165 x (1,098 + T / 100)8,02, en mmHg (millimètre de mercure)
HR moyen = 50% (0,5)
Pv = Pvs x HR
où T est le température de l'air en °C
-3 Définir la masse d'air optique relative (m) d'où en découle l'épaisseur optique de Rayleigh (ER) qui détermine l'atténuation due à la diffusion :
m = PAtm / (101325 x Sin(h) + 15198,75 x (3,885 + h)-1,253)
ER = 1 / (0,9 x m + 9,4)
où h est la hauteur du soleil en degrés
-4 Définir le facteur de trouble de Linke :
TL = 2,4 + 14,6 x B + 0,4 x (1 + 2 x B) x ln(Pv)
où B est le coefficient de trouble atmosphérique qui prend une valeur de :
B = 0,02 pour un lieu situé en montagne
B = 0,05 pour un lieu rural
B = 0,10 pour un lieu urbain
B = 0,20 pour un lieu industriel (atmosphère polluée)
Ln est le logarithme népérien
Le rayonnement solaire direct sur un plan récepteur normal à ce rayonnement vaut donc :
I* = ESol x EXP(-ER x m x TL), en W/m²
EXP, fonction inverse de Ln (ex ou e^ sur les calculatrices)