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.
¿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 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
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. 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.
Tipos de radiación solar por longitud de onda
La radiación solar se puede dividir en tres tipos dependiendo de su longitud de onda:
Rayos infrarrojos (IR). De mayor longitud de onda que la luz visible, emiten calor.
Rayos visibles (VI). Emiten luz y son aquellos que el ojo humano percibe en forma de colores.
Rayos ultravioleta (UV). Son invisibles al ojo humano. Se denomina radiación ultravioleta a los rayos cuya longitud de onda está comprendida aproximadamente entre los 100 nm y los 400 nm.
