ISO 9060:2018 Standardına Göre Piranometre Teknik Özellikleri

Termopil Piranometreler, güneş ışınımını W/m² biriminde, ölçmek amacıyla kullanılan yüksek doğruluk sağlayan ve hassas sensörlerdir. Güneş enerjisi sistemleri, meteorolojik gözlemler ve iklim araştırmaları gibi en yaygın kullanılan alanlarda, bu sensör kritik rol oynamaktadır. Bu cihazların doğruluklarını etkileyen teknik parametreler küresel olarak kabul gören, ISO 9060:2018 standardına, göre belirli sınıflara ayrılmıştır.

SEVEN Class A Piranometre ve ISO Uyumlu Teknik Terim Analizi

SEVEN Termopil Piranometre ISO9060:2018’e göre Class A Piranometredir. Peki sürekli Piranometrelerde duyduğumuz, gördüğümüz Class A nasıl belirlenir? Bu sınıflandırma, çeşitli teknik terim analiz kriterlerine dayanır. Aşağıda bu teknik terimlerin özellikleri detaylı olarak açıklanacaktır.

“Table 1 – Pyranometer Classification List” ISO9060:2018 standartında bulunmaktadır. Tabloda herhangi bir değişiklik yapılmadan doğrudan kullanılmıştır.

1. Response time (Tepki Süresi)

Piranometrenin ani ışınım değişikliklerine ne kadar sürede, hızlı yanıt verdiğini gösterir. Genelde teknik dokümanlarda “Response time (95%)” şeklinde kullanılır. Bu kullanımın anlamı, ISO 9060:2018’e göre tepsi süresi, cihazın %95’lik bir kararlılığa ulaşması için gereken zamandır.

2. Zero off-set (Sıfır Kayması)

Cihaz ışınım almıyor olsa bile sensörün sıfırdan sapma yapması durumudur. Sıfır kayması terimi, piranometrenin karanlıkta doğru ölçüm yapabilirlik olarak incelenir. ISO 9060:2018 bu hatayı üç ana başlıkta değerlendirir:

• Zero offset a): -200W/m² net termal radyasyona [karanlık sinyal] tepki; sensörün ortam radyasyonuna maruz kalmadan gösterdiği içsel sapmayı ifade eder.
• Zero offset b): Ortam sıcaklığındaki saatte 5K’lık değişime yanıt [karanlık sinyal]; sensörün sıcaklık değişiminden kaynaklanan karanlık sinyal sapmasını gösterir.
• Zero offset c): Toplam sıfır sapma, hem termal radyasyon (sıfır ofset a) hem de sıcaklık değişimi (sıfır ofset b) etkilerinin birleşiminden kaynaklanan karanlık sinyal sapması olarak belirtilir.

3. Non-stability (Kararsızlık)

Zaman içinde cihazın kalibrasyonundan yani hassasiyetinin (sensitivity) ne kadar saptığını belirtir. Yani, piranometre hassasiyetinin yıllık değişim oranı [%] olarak tanımlanır.

4. Nonlinearity (Doğrusal Olmama)

100 W/m² ile 1000 W/m² arasındaki herhangi bir ışınım değişiminden kaynaklanan, genellikle 500 W/m²’deki duyarlılıktan yüzde sapmayı ölçmektedir.

5. Directional response (Yönsel Tepki)

Piranometrelerin ışınımın geliş açısına bağlı olarak, cihazın verdiği yanıtın değişimidir. Cihazın farklı açılardaki ışınıma duyarlılığının normal (0°) duyarlılığına göre nasıl saptığı analiz edilir. Bu sapmalar, özellikle ışınımın normal geliş açısına (90° zenit açısı) göre ölçüldüğü varsayımıyla yapılan ölçümlerde hatalara yol açmaktadır. Bu tür hatalar, genellikle “kosinüs hatası” olarak da adlandırılır ve ISO 9060:2018 standardında detaylı olarak ele alınır. Bu özellik, sabah ve akşam gibi düşük güneş açılarında gelen ışınımın doğruluğu için önemlidir.

6. Spectral error

Clear sky global horizontal irradiance spectral error, cihazın çalışma aralığında farklı dalga boylarına verdiği tepkilerin toplam ışınım ölçümünü nasıl etkilediğini gösteren özelliktir. Bu hata, ISO 9060:2018’de açık gökyüzü koşullarında değerlendirilir.

7. Temperature Response (Sıcaklık Tepkisi)

Ortam sıcaklığındaki değişimlerin, sensör çıkışı üzerindeki değişiklikten kaynaklanan maksimum çıkış hatasının yüzdesi olarak değerlendirilir.  Bu özellik, ISO9060:2018’e göre 20°C çıkışa karşı -10°C ile +40°C arasında değerlendirilmektedir.

8. Tilt response (Eğim Tepkisi)

Eğim tepkisi piranometrenin eğim açışı değiştikçe ışınım ölçümünde yapılan hatadır. Teknik olarak, 1000 W/m² ışınım şiddetinde eğimin 0  ̊’den 180  ̊’ye değiştirilmesi nedeniyle, 0   ̊ (yatay) eğimdeki duyarlılıktan olan yüzde sapmadır.

9. Additional Signal Processing Errors (Ek Sinyal İşleme Hataları)

Piranometrelerin analog sinyallerini dijital sinyallere dönüştürülmesi sürecinde, meydana gelen potansiyel ölçüm hatalarını da dikkate alarak, dönüşüm kaynaklı sapmaları belirtir.

ISO9901:2021’e Göre Güneş Işınımı Ölçümlerinde Belirsizlik

ISO 9901:2021 standardı, piranometrelerin performans kriterlerini belirlerken ölçüm belirsizliklerini daha kapsamlı şekilde ele alır. Bu standart; cihazın yönselliği, sıcaklık tepkisi, doğrusal olmama, veri kaydedici hataları gibi birçok faktörü dikkate alarak toplam ölçüm belirsizliğinin kaynaklarını analiz etmeyi zorunlu kılar. Şekil 4’te, bu kriterlere göre yapılmış bir belirsizlik analizi örneği yer almaktadır.

Şekil 4’te gösterilen örnekte, Piranometre, güneşli ve açık bir günde, öğle vakti yaklaşık 1 000 W/m² ışınımla GHI ölçümü yapar. Farklı kaynaklardaki toplam belirsizliğin dağılımı, solda belirsizlik W/m² cinsinden, sağda ise ışınımın yüzdesi olarak ifade edilmiştir.

Şekil 4 – Spektral olarak düz bir A sınıfı piranometre ile yapılan bir ölçümün belirsizlik değerlendirmesi örneği

“Şekil 4” ISO9901:2021 standartında bulunmaktadır. Grafikte herhangi bir değişiklik yapılmadan doğrudan kullanılmıştır

• X; zaman, saat
• Y1; W/m2 Belirsizlik kaynağı başına U95, W/m²
• Y2; U95, belirsizlik kaynağı başına bölünmüş, %
• 1; Bakım
• 2; Sıcaklık Tepkisi
• 3; Yönsel Tepki
• 4; Doğrusal Olmama
• 5; Kararsızlık
• 6; Zero off-set B
• 7; Zero off-set A
• 8; Data logger doğruluk
• 9; Kalibrasyon Belirsizliği

SEVEN 3S-TP-MB-A Spectrally Flat Class A Piranometre ISO9060:20218 uluslararası standart ile tam uyumlu teknik özellikleriyle; yüksek doğruluk, düşük belirsizlik ve zorlu çevresel koşullarda kararlı performans sunarak güvenilir ölçümler için ideal bir tercihtir. SEVEN Termopil Piranometre, özellikle güneş enerjisi sistemlerinin verimli işletilmesi ve bilimsel araştırmalarda tutarlı veri elde edilmesi açısından öne çıkmaktadır. 3S-TP-MB-A Spectrally Flat Class A Piranometre “ https://www.sevensensor.com/tr/a-sinif-termopil-piranometre “