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¿Cómo medir la radiación solar?

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.

¿Cómo medir la radiación solar?

La radiación es la transferencia de energía por ondas electromagnéticas producidas directamente desde la fuente hacia el exterior en todas las direcciones. Estas ondas no necesitan un medio material para propagarse, y pueden viajar a través del espacio interplanetario y llegar a la Tierra desde el Sol.

La radiación solar se mide por su potencia energética transferida por unidad de área (vatios / m 2). 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 a la Tierra es la irradiancia solar, o unidad de potencia por metro cuadrado (w / m²).

¿Por qué es importante medir la radiación solar?

Obtener datos fiables sobre la radiación solar es vital para:

  • Estudiar las transformaciones de la energía en el sistema Tierra-Atmósfera.

  • Analizar las propiedades y distribución de la atmósfera, los elementos que la constituyen, como aerosoles, vapor, ozono, etc.

  • Estudiar la distribución y variaciones de la radiación incidente, reflejada y total.

  • Satisfacer las necesidades derivadas de la biología, la medicina, la agricultura, la arquitectura, la ingeniería y la industria relacionadas con los recursos solares.

  • Hacer predicciones antes de instalar un sistema fotovoltaico con una matriz solar de paneles solares.

  • La medición de la densidad de flujo es valiosa tanto para el funcionamiento como para las pruebas de rendimiento de las torres de energía solar. 

¿Cómo medir la radiación solar?

Los sistemas de medición se describen para determinar 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 radiación solar distinguimos tres métodos según sea:

  • Directo.

  • Indirecto.

  • Infrarrojo.

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.

¿Cómo se mide la radiación global y difusa?

La radiación difusa es la radiación solar que llega a la superficie terrestre después de ser dispersada por moléculas o partículas en la atmósfera.

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. Hay muchas gotas, y cada una tiene su forma y, por tanto, se refracta a su manera. Las nubes dispersan la luz del cielo y, como resultado, la luz blanca llega a la tierra. Las nubes absorben parte de la luz, y es la razón por la que el cielo se ve grisáceo.

La radiación durante la dispersión no cambia mucho en la composición espectral: las gotas de agua en las nubes son más significativas que la longitud de onda, por lo que todo el espectro visible (de rojo a violeta) se dispersa aproximadamente de la misma manera. En intensidad, la radiación varía (estimada) desde 1/6 de la potencia de la luz solar directa para nubes relativamente delgadas hasta 1/1000 para las nubes de tormenta más gruesas.

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. 

¿Cómo se mide 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. Según la ley de Wien, al aumentar la temperatura, el pico de emisión se mueve cada vez más hacia lo visible hasta que el objeto se vuelve incandescente).

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.

¿Cuál es la radiación solar total en el hemisferio norte?

En esta tabla, presentamos los datos recopilados en diferentes latitudes en el hemisferio norte.

(Unidad: calorías / cm²)

latitud

Semestral de verano (abril a octubre)

Semestral de invierno (noviembre a marzo)

anual

0 grados

157370

157370

314740

5 grados

162540

151160

313700

10 grados

166550

143870

310420

15 grados

169400

135590

304990

20 grados

171630

126400

297480

25 grados

171630

116400

288030

30 grados

170960

105640

276600

35 grados

169200

94270

263470

40 grados

166320

82350

248670

45 grados

162440

70070

232510

50 grados

157640

57570

215210

55 grados

152190

45180

197370

60 grados

146100

32950

179050

65 grados

140140

21740

161880

70 grados

135930

13170

149100

75 grados

133430

7230

140660

80 grados

131830

3180

135010

85 grados

130920

730

131650

90 grados

130630

0

130630

 

¿Cuál es la radiación solar total en el hemisferio sur?

(Unidad: calorías / cm²)

latitud

Semestral de verano (noviembre a marzo)

Semestral de invierno (abril a octubre)

anual

0 grados

157370

157370

314740

5 grados

162540

151160

313700

10 grados

166550

143870

310420

15 grados

169400

135590

304990

20 grados

171630

126400

297480

25 grados

171630

116400

288030

30 grados

170960

105640

276600

35 grados

169200

94270

263470

40 grados

166320

82350

248670

45 grados

162440

70070

232510

50 grados

157640

57570

215210

55 grados

152190

45180

197370

60 grados

146100

32950

179050

65 grados

140140

21740

161880

70 grados

135930

13170

149100

75 grados

133430

7230

140660

80 grados

131830

3180

135010

85 grados

130920

730

131650

90 grados

130630

0

130630

Autor:

Fecha publicación: 8 de julio de 2021
Última revisión: 8 de julio de 2021