La energía solar es el resultado del proceso de fusión nuclear que tiene lugar en el sol. Esta energía es el motor que impulsa nuestro entorno, siendo la energía solar que llega a la superficie terrestre 10.000 veces mayor que la energía consumida actualmente por toda la humanidad.
La radiación es la transferencia de energía en forma de radiación electromagnética. El Sol produce estas ondas electromagnéticas y las emite hacia el exterior en todas las direcciones.
La radiación solar se mide por su potencia energética transferida por unidad de área (w / m²). En general, la Tierra recibe menos de 0,5 × 10−9 de la energía de su radiación del Sol.
La unidad funcional que describe la radiación solar que llega en una superficie plana de la Tierra es la irradiancia solar.
¿Cómo se mide la radiacion solar?
Los sensores de radiación son sistemas de medición para determinar la radiación solar global, la respuesta espectral, la eficiencia cuántica externa y la eficiencia cuántica interna de las células solares.
Un punto fundamental a tener en cuenta es la duración de la insolación. Una forma sencilla de registrar las horas de luz solar es utilizar un registrador de luz solar, un sistema de tarjetas que enfoca la luz solar. Se quema una marca en la tabla de registro si la luz solar es más significativa que 200W / m2. Por lo tanto, el número de horas de sol se determina como el número de horas que brilla el sol.
Para medir la cantidad de radiación solar recibida distinguimos tres métodos según sea:
1. Medida de la radiación solar directa
Podemos medir la Irradiancia Normal Directa (DNI) o la radiación del haz en la superficie de la Tierra en una ubicación determinada con un elemento de superficie perpendicular al Sol. Excluye la radiación solar difusa. Con las contraventanas, solo se miden la radiación del sol y la región de un cielo anular muy cerca del sol.
Todos los pirheliómetros deben estar montados en un mecanismo que permita un control preciso del sol.
2. Medición de la radiación global y difusa
Si el cielo está cubierto de nubes, la mayor parte de la luz solar directa no llega al suelo. En cambio, lo que desciende es refractado por gotas de agua suspendidas en el aire. Las nubes dispersan la luz del cielo y, como resultado, la luz blanca llega a la tierra.
La radiación global se define como la radiación solar recibida desde un ángulo sólido de 2π estereorradianes sobre una superficie horizontal. Así, la radiación global incluye la obtenida directamente del disco solar y también la radiación difusa del cielo esparcida por la atmósfera.
La radiación global se mide con el piranómetro. Para medir solo el componente difuso de la radiación solar, el componente directo se cubre mediante una pantalla o sistema de sombreado.
3. Medición de la radiación infrarroja
La radiación infrarroja, o radiación IR, es un tipo de radiación electromagnética con una longitud de onda mayor que la luz visible. Usamos pirgeómetros para medirlo.
La radiación IR se asocia a menudo con los conceptos de "calor" y "radiación térmica", ya que todo objeto con temperatura emite radiación en esta banda.
La mayoría de estos eliminan las longitudes de onda cortas mediante filtros que exhiben una transparencia constante en longitudes de onda largas mientras que son casi opacos en longitudes de onda más cortas.
La energía infrarroja de onda corta proviene directamente del sol, pero no se siente como calor. En cambio, se convierte en calor cuando golpea un objeto. La energía infrarroja de onda larga es el calor irradiado por un objeto que ha recibido radiación infrarroja de onda corta.
Instrumentos de medición
Para medir la radiación solar, se utilizan diversos instrumentos diseñados específicamente para captar y cuantificar la energía solar que llega a un lugar particular.
- Pirheliómetro: Este dispositivo mide la radiación solar directa y consta de un sensor que recoge la radiación de la luz solar incidente en un ángulo de 90 grados. Proporciona una lectura precisa de la radiación solar directa.
- Pirgeómetro: A diferencia del pirheliómetro, el pirgeómetro se utiliza para medir la radiación solar total, incluyendo la radiación directa y la radiación difusa. Es especialmente útil para calcular la radiación neta en un lugar.
- Pirranómetro: Este instrumento mide la radiación solar global, que incluye la radiación directa y la radiación difusa. Es ampliamente utilizado en la industria de la energía solar para evaluar el potencial de generación de energía en un lugar.
- Sensor de radiación solar ultravioleta (UV): Estos sensores miden la radiación ultravioleta del sol, que es importante para evaluar los niveles de radiación UV que pueden afectar la salud humana y los sistemas de protección solar.
- Sensor de radiación solar global: Similar al pirranómetro, estos sensores miden la radiación solar total que llega a una superficie, incluyendo la radiación directa y difusa. Son utilizados en aplicaciones como la meteorología y la energía solar.
- Radiómetro solar: Estos dispositivos portátiles miden la radiación solar en tiempo real y son útiles para evaluar la intensidad de la radiación solar en diferentes momentos y lugares.