Para poder efectuar un diseño adecuado de una instalación fotovoltaica es necesario conocer la radiación solar del lugar. Es común cuestionarse: ¿por qué es importante tener conocimiento de la radiación solar?

Esta respuesta es simple, “la radiación solar es la materia prima para la generación de energía eléctrica mediante un sistema solar fotovoltaico”, por lo tanto, en este Blog te platicaremos todos los detalles acerca de este tema.

El Sol

La radiación solar: la energía del sol

El Sol es la estrella más grande perteneciente a nuestro Sistema Solar, la cual contiene aproximadamente el 98% de la masa total del sistema solar. Dicha estrella es una gigantesca bola de gas a la que la Tierra, al igual que el resto de los cuerpos del Sistema Solar, se encuentra íntimamente ligada.

Cuando pensamos en la energía del sol, dos manifestaciones de esta: luz y calor, juegan un papel vital en la vida de nuestro planeta.

La energía solar: una energía renovable

La energía solar es aquella que aprovecha la radiación de las partículas de luz de sol para producir energía. Se trata de una fuente de energía totalmente limpia, que no necesita del uso de reacciones químicas ni provoca ningún tipo de residuos.Además, se trata de una energía renovable, esto es, la energía del sol va a estar presente eternamente, o al menos, durante todavía miles de años.

En concreto, la energía solar se trata de una energía limpia, sostenible y renovable.

¿Cómo se aprovecha la energía solar?

Bien, empecemos diciendo que la energía solar es energía electromagnética emitida por nuestra estrella más cercana: el Sol, que al tener interacción con la materia, dicha energía es transformada en otras formas de energía: energía solar fotovoltaica y energía termosolar.

La energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica proviene de la conversión directa de la energía solar en electricidad, dicho proceso recibe el nombre de “efecto fotovoltaico”.

Este proceso no requiere de ningún tipo de combustible, siendo el elemento básico de generación la “celda fotovoltaica (FV)”; la celda FV absorbe la energía de los fotones provenientes de la luz del sol, los cuales ponen en movimiento a los electrones que son atrapados por un campo eléctrico interno. Posteriormente, los electrones recogidos en la superficie de la celda generan una corriente eléctrica.

La radiación solar, ¿Cómo se aprovecha la energía solar?
Imagen: certificadosenergeticos.com

La radiación solar

La manera de medir el potencial de energía solar que un territorio tiene es a través de la radiación solar. Según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA, por sus siglas en inglés), México se encuentra entre 15° y 35° de latitud, región considerada la más favorecida en recursos solares, donde se recibe diariamente, en promedio, 5.5 kWh/m2.

Irradiancia e irradiación

  • Radiación: propagación de energía en forma de onda electromagnéticas o de partículas, de acuerdo con el concepto onda-partícula de la física moderna.
  • Irradiancia: valor instantáneo de la potencia luminosa recibida en una superficie de un metro cuadrado de área. Unidades: w/m2 y kW/m2
  • Irradiación: Valor acumulado de la irradiancia en un tiempo determinado. Unidades: wh/m2 y kWh/m2

La irradiancia solar es la potencia que deposita el Sol por unidad de superficie que está expuesta directamente a la luz solar, fuera de la atmósfera este valor es de 1,367 W/m2. Esta medida se denomina como constante solar.

Sin embargo, la luz solar en la superficie de nuestro planeta es atenuada por la atmósfera de la Tierra, por lo que menos potencia llega a la superficie a nivel del mar, aproximadamente 1,000 W/m2.

Clasificación de la radiación solar

El recurso solar varía según la ubicación a lo largo del día y del año, estas variaciones son consecuencia directa de la geografía de la Tierra y sus movimientos astronómicos (su rotación hacia el Este, y su órbita alrededor del Sol).

Cada uno de los países recibe cantidades variables promedio de radiación solar; por lo que es necesario utilizar herramientas que permiten medir la radiación, con el objetivo de determinar su comportamiento en ciertos sitios con la mayor precisión posible. Esta medida es obtenida con la determinación de la radiación global, la cual se obtiene con la suma de la radiación directa, la radiación difusa y la radiación reflejada.

  • La radiación directa es la radiación que llega a la superficie de la Tierra en línea recta desde el Sol.
  • Por su parte, la radiación difusa es aquella recibida de la atmósfera como consecuencia de la dispersión de parte de la radiación del sol en la misma.
  • La radiación reflejada se considera desde una superficie y actúa como una contribución adicional de radiación para el módulo fotovoltaico.
Clasificación de la radiación solar, tipos de radiación

Las horas solares pico (HSP)

Para determinar la cantidad de energía eléctrica que un sistema FV suministrará, es necesario conocer las horas solares pico del lugar.

Las “horas solares pico” se definen como las horas con una irradiancia de 1,000 W/m2.

Una hora solar pico “HSP” equivale a 1 kWh/m2. En otras palabras, es una forma de contabilizar la energía recibida del sol.

Por ejemplo, si instalamos un sistema FV con una potencia de 2 kW en México, tendremos una generación de energía aproximada de 11 kWh por día:

2 kW de potencia fotovoltaica*5.5 horas solares pico=11 kWh

*Las 5.5 HSP corresponden al promedio recibido en México por día. *

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