jueves, 30 de mayo de 2019

CONCEPTOS FUNDAMENTALES SOBRE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA - RADIACIÓN SOLAR

Radiación Solar (La energía del sol): El sol produce una cantidad de energía constante que, en el momento de incidir sobre la superficie terrestre pierde parte de su potencia debido a distintos fenómenos ambientales.

La potencia radiante de 1367 W/m2, denominada constante solar, que llega al Planeta Tierra no es la que finalmente alcanza la superficie terrestre debido a la influencia de los fenómenos atmosféricos, la actividad humana, la forma propia de la Tierra, el ciclo día/noche y la óribita elíptica de la Tierra.

Energía Solar: Variación de la Radiación atmosférica solar mensual
De hecho, tal como vemos en la figura anterior, debido a esa órbita elíptica, la radiación que alcanza la atmósfera es mayor en los meses de invierno que en los meses de verano, pues, como decimos, debido a la órbita elíptica, la Tierra está más próxima a sol en esos meses tal como podemos ver en la siguiente ilustración:

Representación de la distancia entre el sol y la tierra a lo largo del año


A la vista está, la distancia entre el sol y la tierra oscila entre los 1.017 AU el 4 de Julio (Afelio) y unos 0,983 AU el 3 de Enero (Perifelio). Las unidades AU son “Unidades Astronómicas” y es la distancia promedio entre el Sol y la Tierra (150 millones de Kilómetros).

La atmósfera atenúa la radiación solar debido a los fenómenos de reflexión, absorción y difusión que los componentes atmosféricos (moléculas de aire, ozono, vapor de agua, CO2, aerosoles, etc.) producen sobre ésta.

Tipos de radiación en energía solar

La difusión que se produce debida a la presencia de polvo y a la contaminación del aire depende, en gran medida, del lugar donde se mida, siendo mayor en los lugares industriales y en los lugares más poblados. Los efectos meteorológicos locales tales como nubosidad, lluvia o nieve afectan también a la irradiancia solar que llega a un determinado lugar.

Además de la radiación directa, difusa y de albedo, hay que tener en cuenta que cuando los rayos solares no inciden perpendicularmente sobre las células fotovoltaicas, se producen pérdidas por reflexión y absorción en las capas anteriores a la célula, como el vidrio, encapsulante y capa antirreflexiva. También es necesario tener en cuenta las pérdidas por suciedad y los efectos espectrales, ya que las células solares responden selectivamente a los fotones de la luz incidente, es decir, que para cada longitud de onda de la radiación solar incidente, generan una corriente determinada.

Teniendo en cuenta todos estos parámetros, la irradiancia que incide en un plano horizontal sobre la superficie terrestre un día claro al mediodía alcanza un valor máximo de 1000 W/m2 aproximadamente. Este valor depende del lugar y, sobre todo, de la nubosidad, como decimos.

Si se suma toda la radiación global que incide sobre unos paneles solares fotovoltaicos en un lugar determinado en un periodo de tiempo definido (hora, día, mes, año) se obtiene la energía en kWh/m2 (o enMJ/m2). Este valor es diferente según la región a la que hagamos referencia.


Mapa Solar España horas sol pico
Para poder efectuar el diseño de una instalación fotovoltaica se necesita saber la radiación del lugar. Para ello se ha de disponer de las tablas de radiación solar actualizadas de nuestro emplazamiento.

Como resumen de estos primeros conceptos, resaltar:

Irradiación: Densidad de energía solar recibida en un determinado periodo de tiempo, medido en Wh/m2, o si es por día, Wh/m2/día.

Irradiancia: Densidad de potencia instantánea recibida, se mide en W/m2.

Constante Solar: Se denota como B0 y es la irradiancia que recibe una superficie perpendicular al sol en el exterior de la atmósfera. Su valor es de unos 1.367 W/m2. La irradiancia terrestre que reciben las placas fotovoltaicas se verá mermada por las variaciones de día/noche, presencia de nubes, ángulo de inclinación, orientación y suciedad. Para calcular las distintas componentes de la radiación sobre una superficie terrestre, será necesario conocer la irradiación incidente sobre una superficie situada fuera de la atmósfera como referencia, denominada radiación extraterrestre.

Fuente: https://www.sfe-solar.com/noticias/articulos/energia-fotovoltaica-radiacion-geometria-recorrido-optico-irradiancia-y-hsp/

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