Calculation of solar irradiances for inclined surfaces: Validation of selected hourly and daily models

Abstract

Irradiance data obtained over a long period at Vancouver and Toronto, Canada, and covering a range of slope orientations are used to validate four models that estimate either the direct or diffuse solar irradiances for inclined surfaces. Evaluations are initially performed for daily and hourly time integrals. A simple parametrization of the diffuse sky radiance dramatically improves estimates of the diffuse irradiance. Both of the direct irradiance models have difficulty accommodating the diurnal characteristics of the irradiance, and consequently modelling errors are substantial for slopes not directly facing the equator. For equator‐facing slopes a saving in data requirements and computational effort through the use of daily integrals can be achieved with little additional error. A substantial portion of the differences between the measured and estimated irradiances is non‐systematic in nature and is therefore reduced through temporal averaging.

Résumé

Des données sur l'éclairement énergétique, prélevées à Vancouver et Toronto au Canada, sur une longue période et pour des plans inclinés faisant face à une gamme de directions, sont utilisées pour valider 4 modèles qui estiment pour des plans inclinés soit l’ éclairement énergétique solaire direct, soit diffus. Les évaluations sont effectuées pour les intégrales quotidiennes et horaires. Une paramétrisation simple de la luminance diffuse du ciel améliore considérablement les estimations de l'éclairement énergétique diffus. Les deux modèles se rapportant à l'éclairement énergétique direct, éprouvent de la difficulté à accommoder les caractéristiques diurnes de l'éclairement énergétique, par conséquent les erreurs de modélisation pour les pentes ne faisant pas face à l'équateur sont considérablement plus élevées. Dans le cas des plans inclinés faisant face à l'équateur, la réduction dans le besoin en données et en calcul, grâce à l'usage d'intégrales quotidiennes, peut être accomplie avec une faible augmentation dans l'erreur. Une grande partie des variations entre les éclairements énergétiques, mesurés et estimés, est de nature non‐systématique et est par conséquent réduite grâce aux moyennes temporelles.