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Tarare piranometri in riferibilità metrologica

Venerdì, 16 Febbraio 2018

Ogni tanto da alcuni player giungono 'news' che propongono servizi e strumenti di taratura di piranometri che generano confusione nel lettore.. Si tratta di una confusione voluta?

Due sono le 'confusioni' che ho individuato.

Confusione di tipo normativo metrologico:

Esistono sostanzialmente due tipologie di piranometri: i piranometri a termopila, costituiti da pile di sensori termici diversamente esposti, e i piranometri fotovoltaici (o solarimetri), costituiti da cellette fotovoltaiche.

Spettro Solare e Risposta spettrale di un Piran. a termopila Spettro Solare e Risposta spettrale di un Piran. Fotovoltaico Poichè questi sensori posseggono caratteristiche fisiche notevolmente diverse, vengono tarati seguendo diverse normative, tecnologie, e soprattutto diversi campioni di riferimento. [rif. Wikipedia IT: Piranometro o più approfonditamente, Wikipedia ENG: Pyranometer].

I piranometri a termopila si tarano secondo la ISO09847:1992 (ISO9059 per i campioni di rif. primario).
I sensori a cella fotovoltaica si tarano secondo le norme IEC 60904-2:2009 (IEC60904-4:2010 per la generazione di campioni di rif. primari).
L'esistenza di 2 diverse norme è dovuta principalmente a due peculiarità importanti che distinguono questi 2 tipi di sensori: la risposta spettrale e il tempo di risposta.

Tempo di Risposta di un Piranometro a Termopila Tempo di Risposta di un Piranometro a Termopila Si osserva chiaramente che la risposta spettrale di moduli e piranometri a celle fotovoltaiche è più ristretta rispetto a quella di un piranometro a termopila. Si può arrivare ad intuire che un accurato calcolo di un P/R di un impianto si possa eseguire solo basandosi su un piranometro a cella fotovoltaica (o solarimetro). Diversamente ci potremmo trovare in situazioni dove ad es. l'irraggiamento misurato con un piranometro è 990W/m2, mentre la potenza nello stesso istante di un modulo è 240W, poi aumenta la componente infrarossa ed il piranometro misura 1100W/m2, ...ma la potenza misurata del modulo rimane sempre 240W... Allora qual'è l'efficienza di quel modulo che 'poveretto' sta' erogando sempre la medesima potenza poiché non 'vede' spettro superiore ai 1150nanometri?

Ricordiamo che la potenza di ciascun modulo fotovoltaico che vediamo nei campi fotovoltaici è stata determinata da Flash Test che ne hanno determinato il valore della potenza attraverso un piranometro a cella fotovoltaica (o da un fotodiodo con S.R. equivalente). I piranometri a termopila non potrebbero neppure essere impiegati poiché hanno tempi di risposta troppo lunghi per la durata dei lampi di flash test!

Confusione su chi è in grado di fare Tarature Accreditate:

Ad oggi vi sono solo due entità in grado di fare tarature accreditate di piranometri: Il Joint Research Center di Ispra e un'azienda di Padova.
Gli altri tarano fuori accreditamento; taluni (come noi) tarano per confronto diretto con un un campione a riferibilità certa munito di certificato di taratura accreditato [v. ns. certificato], altri con un solarimetro o un piranometro di un noto costruttore, che potrebbe aver subito una deriva strumentale... Addirittura alcuni propongono di tarare i piranometri fotovoltaici avendo come riferimento piranometri a termopila!!??!! Anche noi taravamo così fino al 2011!... poi ci siamo accorti dell'errore...

Quindi, in questo specifico campo dei sensori di irradianza (o irraggiamento solare) nell'affidare le tarature dei sensori, suggerisco di valutare con quali normative, con quali campioni di riferimento, e quale sorgente di luce viene utilizzata dall'azienda che tara, ...se si vogliono ottenere tarature più accurate possibile...!

Tra l'altro quando si tara un sensore a cella fotovoltaica è importantissimo che il simulatore abbia una elevata omogeneità areale, se no...vengono fuori delle (im)precisioni che possono raggiungere tranquillamente il 10% del valore di sensitività.

Per quanto concerne la taratura di piranometri la disuniformità areale della sorgente di luce è meno importante. I grandi costruttori tarano i propri piranometri a termopila con luce artificiale analogamente a come facciamo noi per i solarimetri di nostra produzione; non dimentichiamo tuttavia che a Davos, sede del W.R.C. i primary standard (incertezza < 1%) vengono tarati al sole e solo a giugno-luglio...!!!

Come tariamo noi:

Per i piranometri, utilizziamo principalmente la luce solare, seguendo la norma ISO9847 §5.2. Il nostro campione di riferimento è un SR20 tarato ogni 18 mesi dal costruttore e munito di rapporto di taratura con riferibilità al campione del W.R.C.
Per i piranometri a cella FV seguiamo la norma IEC 60904-2, utilizziamo sia la sorgente di luce artificiale che la luce naturale, a seconda della grandezza della cella, mentre il nostro campione di riferimento viene tarato periodicamente dal Fraunhofer Institute che ci ha rilasciato un certificato accreditato con una incertezza del 1.3%

Andrea Calatroni

Soluzione Solare di A. Calatroni

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