La radiazione al suolo. Il ruolo dell’atmosfera

La conoscenza di come interagisce lo strato atmosferico che avvolge la Terra con la radiazione solare prima che essa giunga al suolo è il presupposto sia alla comprensione dei fenomeni naturali legati al clima e alla meteorologia, sia alla localizzazione e progettazione degli impianti che sfruttano l’energia solare.

Infatti l’irradianza effettivamente disponibile al suolo è inferiore a quella teorica in quanto intervengono fattori che ne attenuano la potenza. Insieme all’alternanza luce-buio questi fattori determinano anche la cosiddetta aleatorietà della produzione energetica da fonte solare in un determinato impianto/bacino/regione/stato.

L’atmosfera terrestre è spessa circa 80 km lungo la verticale e la radiazione solare arriva al suolo in un determinato luogo da una direzione che cambia continuamente durante il giorno in quanto dipende dalla posizione corrente del Sole.

L’atmosfera è composta di numerose sostanze, quali vapore acqueo, aerosol, nubi, ossigeno, anidride carbonica, azoto ecc. Alcune di queste assorbono i raggi del Sole in modo selettivo.

Inoltre, le sostanze presenti in atmosfera deviano i raggi del sole. Ciò comporta che alcuni raggi vengano riflessi e rinviati verso lo spazio, mentre altri raggiungano il suolo. L’insieme dei raggi solari deviati che raggiungono il suolo si chiama radiazione solare diffusa.

Si chiama radiazione solare diretta quella che riesce a raggiungere il suolo senza essere perturbata dal suo percorso attraverso l’atmosfera.

Rappresentazione schematica della tipologia di radiazioni al suoloLa somma della radiazione diretta e di quella diffusa è detta radiazione solare globale: questa, una volta giunta al suolo, è in parte assorbita dalla superficie terrestre (e, nel bilancio energetico generale Terra-atmosfera, si aggiunge al fondo di radiazione infrarossa che la Terra emette a sua volta verso l’atmosfera) e parte rinviata verso l’alto come radiazione solare riflessa. Per completezza occorre precisare che nel caso si tratti di superficie captante inclinata – si pensi a un pannello fotovoltaico orientato in modo opportuno –, oltre alle due componenti diretta e diffusa, nel calcolo della radiazione globale deve essere computata anche la radiazione riflessa dal suolo.