COSTRUIAMO UN SOLARIMETRO 

Per misurare la radiazione solare si usano i piranometri, non sto quì a descriverli, in rete troverete tutte le informazioni. Sono strumenti molto delicati ed altrettanto costosi.

Hanno la particolarità di essere molto sensibili ed hanno un ampio spettro di misurazione, da 290nm a 2800nm (dall'ultravioletto al "lontano" infrarosso).

Comunque si può costruire un "umile" solarimetro utilizzando una qualsiasi cella fotovoltaica di cui conosciamo le caratteristiche._ Siccome appunto useremo una cella, il nostro strumento, anche se hobbystico, sarà più adatto alle nostre esigenze. Esso si comporterà come i moduli del nostro impianto, Infatti sarà sensibile alle emissioni dalla lunghezza d'onda  comprese tra circa 325nm  a 1100nm.

Direte " bene, prendiamo una cella e misuriamo la tensione che ci da .... ed abbiamo fatto" , invece no ! ..... la tensione non è lineare alla quantità di luce ..... anzi, a vuoto, è sempre più o meno la stessa._  Invece, la corrente erogata è proporzionale alla luce.

In una resistenza "R" connessa ad un generatore, scorre una corrente direttamente proporzionale alla tensione del generatore ed inversamente proporzionale al valore della resistenza stessa.

Ai capi di una resistenza "R" attraversata da una corrente elettrica c'è una differenza di potenziale, E’ quindi possibile misurare con un millivoltmetro la tensione ai capi di detta resistenza.

Ecco lo schema elettrico:

Partendo dal principio che vogliamo leggere direttamente l'intensità della radiazione solare che su superficie orizzontale, in giornata estiva, serena, pienamente soleggiata ed intorno al mezzogiorno, è di circa 1000 Watt al metro quadrato, ho deciso di leggere 100mV alla massima insolazione (appunto 1000W/mq) .... cioè valore letto x 10.

Ora il mio percorso per costruire lo strumento:

• Ho preso una minicella rivestita in resina epossidica di cui conosco le caratteristiche, sono molto economiche e resistenti (ho in vendita celle da 4V, 82mA) 

• Ho calcolato quale debba essere la resistenza necessaria per leggere 100mV alla massima produzione. E’ di aiuto la legge di ohm che dice: R= V/I (nel mio caso R = 100mV/82mA = 1,22 ohm). Nella realtà la resistenza avrà valore leggermente diverso in quanto il calcolo non si tiene conto della resistenza interna della cella.

• Ho preso tutte le resistenze 1,2 ohm in mio possesso, tramite il tester ho proceduto a misurarle e ne ho scelta una di valore più alto (ho scelto 1,28ohm). Ho saldato i reofori del componente scelto ai capi della cella;

• Tramite il multimetro digitale settato su fondo-scala 200 mVolt, in una giornata estiva adatta, ho letto, come mi aspettavo, un valore di tensione superiore ai 100mV;

• Ho saldato in parallelo un trimmer multigiri da 100 Ohm per diminuire in modo fine la resistenza. Questo mi permette di tarare lo strumento.

• Assicuratami del corretto funzionamento, ho saldato la resistenza ed il trimmer su un ritaglio di basetta millefori, ottenendo il seguente schema: 

Ora non resta che procurarsi una scatola plastica per montaggi elettronici, incollare sul guscio la cella ed, all'interno, inserire la piccola basetta. In prossimità della vite di regolazione del trimmer si può praticare un foro per accedere con un cacciavite. Due boccole (rosso e nero) saranno installate per permettere l'inserzione dei puntali del multimetro.

Taratura dello strumento:

• Unitamente ad uno strumento professionale, porre su piano orizzontale la nostra realizzazione e regolare RV fino a leggere sul nostro multimetro il medesimo valore dato dallo strumento campione;

• Empiricamente, attendendo una bellissima giornata estiva a mezzogiorno, sempre ponendo lo strumento su superficie orizzontale, regolare RV fino a leggere 90~95 mV, corrispondenti a 900~950 W/mq. 

• Sempre empiricamente, ricercando in rete le curve medie annuali dell'insolazione della propria zona. Io le ho trovate per la città di Napoli, e tramite esse ho tarato il mio lettore. 

Come potete vedere, nella mia zona, la media massima sfiora i 900W/mq nei mesi di giugno e luglio. Nei mesi di dicembre e novembre, al massimo, si raggiunge un valore di 300 W/mq. 

Ho comparato le letture nei mesi dell'anno ed a vari orari, mi ha restituito valori con un errore massimo +/- 10%. Considerando che si tratta di una realizzazione casalinga e che le curve sono in genere disegnate facendo la media delle insolazioni su 5 ~ 10 anni, mi permetto di asserire che questa realizzazione hobbystica assolve bene al suo compito.

Volendo si può realizzare uno strumento totalmente autonomo, utilizzando un millivoltmetro da pannello LCD o LED, in genere vanno alimentati da una batteria 9V.... Una livella tonda, implementata nello scatolo, potrebbe completare la vostra realizzazione.

Utilizzo:

L'utilizzo è molto intuitivo, si possono fare molte prove ed esperimenti:

• Valutare quale sia l'angolo di inclinazione migliore per i nostri moduli in un luogo sito ad una certa latitudine;
• Valutare quale sia l'angolo di inclinazione migliore nelle stagioni dell'anno;
• Capire quali materiali trasparenti offrono più o meno resistenza al passaggio della luce;
• Valutare l'efficienza di differenti lampade ovviamente poste alla medesima distanza dal nostro strumento;
• Calcolare la produzione istantanea di un impianto in un certo momento._ Conoscendo il rendimento dei moduli (per andar sicura io uso 17%), la formula è molto semplice: Potenza Istantanea = Superficie Impianto x Lettura W/mq x 17%