Diferentes tipos de irradiancia solar
La irradiancia solar es la energía que el sol emite y que llega a un área determinada de la Tierra. Se mide en W/m² (vatios por metro cuadrado).
La irradiancia solar es la energía que el sol emite y que llega a una zona determinada de la Tierra. Se mide en W/m² (vatios por metro cuadrado) en forma de radiación electromagnética.
La energía que emite el Sol es la principal fuente de energía de la Tierra y afecta a todo, desde el metabolismo de las plantas hasta el cambio climático. Pequeñas variaciones en su producción pueden tener efectos drásticos en nuestro planeta. Por consiguiente, es una variable importante a medir en estudios de agricultura, clima y generación de energía.
Por ello, el sector agrícola monitoriza energía solar recibida junto con datos históricos para planificar mejor los ciclos de cultivo. Los modeladores climáticos utilizan estos datos para obtener resultados precisos de sus modelos, lo que les permite realizar predicciones más exactas.
La irradiancia solar se puede medir en la Tierra o en el espacio. En la Tierra, las mediciones se ven afectadas por las condiciones atmosféricas, la posición del sol en el cielo y el ángulo de la superficie de medición. En el espacio, la distancia al sol influye principalmente en la irradiancia solar. Sin embargo, el ciclo solar también contribuye.
La irradiancia solar es de particular interés para las grandes centrales solares. Los datos de insolación solar permiten determinar los emplazamientos óptimos para construir nuevas centrales solares y optimizar la orientación de los paneles. Estos datos proporcionan información valiosa sobre el rendimiento de los paneles fotovoltaicos al comparar la producción real con la esperada.
La irradiancia solar que llega a la Tierra está sujeta a numerosos factores, como cambios atmosféricos, fenómenos clima y obstáculos locales como montañas o árboles. Por ello, para medir todos los tipos de irradiancia solar, es necesario utilizar varios sensores. A continuación, analizaremos los principales.
Radiación horizontal difusa (DIF)
Las partículas y moléculas presentes en la atmósfera terrestre dispersan la radiación solar.
La dispersión de Rayleigh es una forma de este fenómeno y ocurre cuando la radiación interactúa con pequeñas partículas en la atmósfera. Las longitudes de onda más cortas se dispersan con mayor facilidad, de ahí que el cielo sea azul (la luz azul y violeta se encuentran en el extremo de longitud de onda corta del espectro).
La dispersión de Mie y la dispersión no selectiva tienen un mayor efecto sobre la irradiancia horizontal difusa. La dispersión de Mie se produce cuando la longitud de onda de la radiación es similar al tamaño de las partículas atmosféricas, como la contaminación, el polvo y el polen.
La dispersión no selectiva se produce cuando las partículas son más grandes que la longitud de onda de la radiación, dispersando los espectros visible e infrarrojo de la radiación; las nubes son un factor principal que contribuye a la dispersión no selectiva.
Los piranómetros miden la radiación horizontal difusa. Dado que la radiación DNI no constituye la irradiancia difusa, debe eliminarse de las mediciones. Una esfera o anillo de sombreado acoplado a un piranómetro bloqueará la DNI, dejando únicamente la radiación difusa.
Cuando se inclina, un piranómetro puede medir la irradiancia global inclinada. Por lo tanto, las centrales solares suelen tener piranómetros inclinados al plano de la matriz de paneles, además de un piranómetro de irradiancia global horizontal (GHI).
Irradiancia Normal Directa (DNI)
La irradiancia normal directa representa la cantidad de radiación recibida por unidad de área en una superficie perpendicular (normal) al sol. Por consiguiente, un pirheliómetro con seguimiento solar, como el SHP1 mide la irradiancia normal directa (DNI). Mediante un seguidor solar como el SOLYS2, un pirheliómetro puede seguir y apuntar directamente al sol en todo momento. El pirheliómetro no mide la radiación difusa. La irradiancia normal directa es importante para las centrales de energía solar de concentración, que dependen de estas mediciones para posicionar activamente espejos o lentes y optimizar así la reflexión de la energía solar hacia un receptor.
Irradiancia horizontal global (GHI)
La irradiancia horizontal global (IHG) es la radiación total recibida sobre una superficie horizontal en la Tierra. Considera tanto la irradiancia normal directa como la irradiancia horizontal difusa, además de tener en cuenta el ángulo del sol. Para ello, se utiliza un piranómetro colocado horizontalmente al suelo para medir la IHG.
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