¿Cómo se mide la radiación solar?

• ¿Qué es la radiación solar, promedios y cómo se mide?
• ¿Qué es un medidor de radiación solar generada?
• ¿Qué impacto ambiental tiene la energía solar en el planeta?
• Beneficios de la radiación solar como instrumento de energía

En los diseños fotovoltaicos debemos conocer cuál es la cantidad de luz solar o energía solar que se recibe. Tanto en un momento en particular como en un lugar determinado. Si nos preguntamos cómo se mide la radiación solar, la respuesta es muy sencilla. Existen dos métodos que son los más comunes y que se encargan de valorar la radiación solar, o simplemente radiación, y la insolación solar.

La radiación solar es la densidad de potencia instantánea recibida, y la unidad de medida de esta radiación es el W/m2 (vatio por metro cuadrado). A lo largo de todo el día, los rayos solares varían, por lo que la radiación se mueve entre los 0 por la noche y 1Kw/m2 durante el día. Nuestra ubicación geográfica, así como las características del clima hacen que también varíe entre los valeres ya mencionados.

Fuente de la imagen: ©ContenidosClick.es

Con un medidor de radiación solar se obtienen datos globales o bien directos, que se toman de manera periódica a lo largo de todo el día. Los instrumentos que se utilizan son un piranómetro o solarímetro, que es un medidor de radiación solar global. O bien un pirheliómetro; medidor de radiación solar directa. Existen zonas en las que estas muestras se han tomado durante más dos décadas. Otra manera de medir la radiación solar es con las grabadoras de sol. También llamados grabadores Campbell-Stokes. Este medidor de radiación solar se encarga de registrar cuántas horas de sol hay en un día, siempre y cuando el sol esté por encima de un nivel determinado. Esto es sobre los 200 W/cm2.

Fuente de la imagen: Wikipedia. Piranómetro

Toda esta información recogida es la que nos permite determinar cuál es la insolación solar. Se incluyen para el cálculo factores de corrección, así como una comparación entre todas las horas de sol que se hayan medido. Pero las agencias meteorológicas, y otros organismos como la NASA, también se mide la radiación solar con satélites, especialmente diseñados para ese fin.

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Para medir la energía solar generada tenemos, como hemos dicho, dos maneras. La radiación solar puede medirse con mayor frecuencia. Sin embargo, es la insolación solar la que nos permite obtener la información adecuada para realizar una instalación de placas solares. Esta equivale a la cantidad total de energía solar que podemos recibir en un punto concreto y a lo largo del día. En el caso de una vivienda sería la zona en la que se tiene previsto realizar la instalación. La medimos en kWh/m2 al día.

Cuando se trata de una instalación de paneles más compleja, es cuando necesitamos un medidor de radiación solar, en lugar de insolación. El motivo es que se necesita conocer el rendimiento exacto en cada hora del día. Una unidad equivalente de la insolación solar es el MJ/m2 por año. Para una ubicación en particular, podemos conocer el impacto solar mediante la radiación de varias formas. La primera de ellas es obteniendo los datos promedio de todo un año representativo en un lugar en concreto. También es posible realizar un promedio de la insolación en un día, un mes o un año completo, así como en un trimestre u otro periodo de tiempo concreto.

Fuente de la imagen: AEMET.Atlas de radiación solar en España

Dentro del solarímetro como medidor de radiación solar encontramos dos tipos: el térmico y el fotovoltaico. El medidor de radiación solar térmico lleva una pila termoeléctrica formada por termopares que se colocan horizontalmente, y que van soldados con barras de cobre. El calor que se forma pasa a la termopila que genera una tensión eléctrica. Esta es proporcional a la diferencia en las temperaturas de los metales de los termopares.

El medidor de radiación solar fotovoltaico se basa en un efecto fotoeléctrico. Un fotodiodo diferencia el espectro solar por las ondas electromagnéticas, y según el voltaje, descifra la radiación solar.

Utilizar la radiación solar es hacer uso de una fuente de energía limpia que no contamina al medio ambiente. Sin embargo, también existe un impacto medioambiental asociado a la energía solar, y se basa en la utilización del suelo, la pérdida de hábitats, el uso de materiales primas que pueden ser peligrosas o del agua. El tipo de energía utilizada hará variar el impacto, ya que hay diferencias notables entre la fotovoltaica y las plantas de concentración térmica.

En lo que respecta al impacto sobre el suelo, aquellas plantas de gran tamaño pueden degradarlo hasta el punto de perder hábitats. Para las instalaciones fotovoltaicas, se necesitan 2ha por cada megavatio instalado. Si los paneles son de capa fina sube a 5 ha/MW. Una solución viable es la de destinar los suelos de baja productividad en la agricultura para la creación de plantas solares. Las instalaciones de pequeño tamaño no tienen impacto sobre el suelo. En el uso del agua, el problema lo presentan nuevamente las plantas de energía solar térmica, ya que estas pueden llegar a necesitar para el enfriamiento entre 2000 y 3000 litros por megavatio/hora de electricidad. De hacerse en seco, se reduciría esta cantidad en un 90%.

Dentro de las sustancias peligrosas, los paneles fotovoltaicos de capa fina son los que presentan un mayor número de sustancias tóxicas. Si estas no se manejan y desechan correctamente, pueden causar un importante daño medioambiental, así como de salud pública.

Por último, aunque la energía solar es limpia, la fabricación, transporte, mantenimiento y desinstalación pueden generar gases de efecto invernadero. No obstante, las cifras nunca son comparables con la utilización de los combustibles fósiles.

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La radiación solar cuenta, de por sí, con una gran cantidad de beneficios. Sin embargo, no todos los países invierten recursos en su investigación y desarrollo. Especialmente en países como el nuestro, se trata de una fuente de energía alternativa con un gran potencial, ya que disfrutamos de muchas horas de sol a lo largo de todo el año.

Para solucionar este problema, así como el de la destrucción progresiva del planeta por la extracción y uso de los combustibles fósiles, la Unión Europea ha lanzado una normativa que obliga a todos los países integrantes a aumentar la utilización de las energías renovables y a reducir en el mismo porcentaje la dependencia de los combustibles fósiles.

La utilización de la energía solar tiene, como hemos dicho, importantes beneficios en comparación con otras fuentes. Son los que detallamos a continuación.

Los rayos del sol inciden en cualquier parte del planeta, por lo tanto, puede aprovecharse en todos los países del mundo. Además, a diferencia de los combustibles fósiles, la energía solar no se agota, y su obtención no supone la destrucción del planeta. Podemos disfrutar de esta de manera ilimitada y sin producir daños al medio ambiente.

La energía solar es una fuente limpia y no contaminante. No emite gases tóxicos de efecto invernadero, así que no contribuye con la destrucción del medio ambiente. Si bien la fabricación de placas solares tiene un cierto impacto, no es comparable con el daño causado por los combustibles fósiles. Como ya vimos, las zonas de suelo de baja productividad para la agricultura son las que deben destinarse para posicionar las placas solares.

También a diferencia de lo que sucede con los combustibles fósiles, la energía solar no se ve afectada por los altibajos de la economía o por su propia disponibilidad. Tanto la luz como el gas, en especial la primera, varían sus precios cada cierto tiempo, y siempre tienden a ir a la alza por la propia escasez a la que nos enfrentamos. Sin embargo, puesto que la energía solar siempre está disponible y no debemos extraerla sino recogerla, es totalmente gratuita. La inversión se destina únicamente a la instalación de un sistema que pueda permitir su aprovechamiento. Bien de manera directa o bien guardándola para utilizarla en un momento posterior.

Por otra parte, la tecnología que utilizan, así como la instalación de placas solares gozan de sencillez, por lo que son una opción muy interesante a desarrollar. Es perfectamente compatible con las zonas rurales o aquellas que están aisladas o son de difícil acceso. En estas resulta, además, muy adecuada, siempre y cuando abunden las horas de sol al año.

En aquellas zonas rurales en las que no es posible conectarse a ninguna red, la energía solar se presenta como una alternativa capaz de solucionar dicho problema. Siempre y cuando incidan con cierta frecuencia los rayos del sol, es viable realizar una instalación para recoger y aprovechar la energía solar. Utilizar un medidor de radiación solar tiene aplicaciones a gran escala, pero también nos permite conocer aquellas zonas más adecuadas para la instalación de plantas solares. Las fuentes de energía renovables son el único camino que nos queda si no queremos destruir completamente al medio ambiente.