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Radiación solar: directa e indirecta

La radiación solar es el conjunto de emisiones o radiaciones electromagnéticas que salen del Sol. El Sol es una estrella que se encuentra a una temperatura media de 6000 K (5727 °C) en cuyo interior tienen lugar una serie de reacciones de fusión nuclear que producen una pérdida de masa que se transforma en energía. Esta energía liberada del Sol se transmite al exterior mediante la radiación solar. ¿Sabías que las ondas electromagnéticas emitidas por el Sol tienen diferentes longitudes de onda? El conjunto de todas las longitudes de onda se denomina espectro electromagnético. Y el conjunto de las longitudes de onda emitidas por el Sol se denomina espectro solar. Así tenemos diferentes tipos de radiaciones producidas por el Sol: radiación ultravioleta, la luz visible y los infrarrojos.
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Fuente de la imagen: ©Fotolia

Evolución de la radiación solar en España

La radiación solar es la energía electromagnética emitida por los procesos de fusión del hidrógeno contenido en el sol. Dicha energía no alcanza la superficie terrestre de modo constante, su cantidad varía durante el día, de estación a estación y depende de la nubosidad, del ángulo de incidencia y de la reflectancia de las superficies. En nuestro país podemos recurrir a los datos de AEMET, para conocer la radiación solar que llega a España, y conocer datos de muchas ciudades. Con toda esta información se elaboran los mapas de radiación, con los cuales los programas televisivos y de la radio que se dedica a la predicción meteorológica nos advierten del índice de rayos para que tomemos medidas protectoras.

Así, podemos consultar las irradiancias Global, Directa y Difusa en las capitales de provincia, con datos medios recogidos entre 1983 y 2005. La capital española que recibe mayor cantidad de radiación global es Santa Cruz de Tenerife con 5,40 kWh/m2dia. Sin embargo, aunque Almería ocupa el segundo lugar en irradiancia global, es la que recibe mayor irradiancia directa (3,71 kWh/m2dia). Las siguientes capitales en orden decreciente de irradiancia global son Cádiz, Sevilla, Huelva, Málaga, Granada y Jaén.

Las ciudades que reciben menos radiación son las situadas en la cornisa Cantábrica, apreciándose una diferencia importante en la cantidad de radiación recibida en estas ciudades con respecto a las demás localidades. La capital con el valor más bajo de irradiación es Bilbao seguida de San Sebastián, Oviedo, Santander, Vitoria, Lugo y La Coruña.

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¿Y a nivel Mundial?

El índice UV solar mundial (IUV) es una medida de la intensidad de la radiación UV solar en la superficie terrestre. El índice se expresa como un valor superior a cero, y cuanto más alto, mayor es la probabilidad de lesiones cutáneas y oculares y menos tardan en producirse esas lesiones. Cuando revisamos los datos de irradiación en los diferentes países de Europa, encontramos que son las zonas del sur las que mayor radiación solar reciben. Así Atenas se sitúa a la cabeza con una radiación total de 4,92 kWh/m2día, seguida por Madrid con 4,88 kWh/m2día. Y las ciudades que menos radiación reciben, lógicamente, son Estocolmo y Oslo.

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Fuente de la imagen: ©Índice UV solar mundial.

De igual forma, obtenemos que todas las zonas situadas en el ecuador tienen unos niveles de radiación solar mayores, y esta va reduciéndose conforme nos desplazamos hacia los trópicos, y seguimos hacia los polos. Siempre teniendo en cuenta que la altura con respecto al nivel del mar también afecta a tener mayor radiación. En el siguiente gráfico se observa la radiación global media horizontal de toda la tierra.

Fuente de la imagen: ©Atlas solar mundial.

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Tipos de radiación solar: ultravioleta, visible e infrarrojos

Como hemos comentado anteriormente, la radiación proveniente del sol contiene tres tipos de rayos, en función de su longitud de onda, los rayos infrarrojos (IR) que proporcionan calor y son 3l 50% de los rayos que nos llegan del sol. Los rayos visibles por el hombre (VI) que proporcionan luz, y son el 40% de las emisiones solares que nos llegan. Y los rayos ultravioleta (UV) que constituyen el restante 10% de las emisiones solares.

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Fuente de la imagen: ©Hogarsense.es

A su vez, los rayos ultravioleta (UV) se subdividen en tres tipos. Los UVA, que atraviesan fácilmente la atmósfera, alcanzando toda la superficie terrestre. Los UVB, que tienen una longitud de onda corta, teniendo dificultad para atravesar la atmósfera. Llegan con más facilidad a la zona ecuatorial, pero en mucho menor grado a latitudes elevadas. Y los UVC, que tienen una longitud de onda es más corta, y que no pueden atravesar la atmósfera, son absorbidos por la capa de ozono. Son muy peligrosos para el cuerpo. Y por lo tanto hacen que la capa de ozono que los retiene sea de vital importancia para nuestra vida.

Para medir y establecer un estándar, se creo el índice UV, que es un indicador de la intensidad de radiación ultravioleta proveniente del Sol sobre la superficie terrestre, y se gradúa en una escala que comienza en 0 y no está acotado superiormente. El índice UV también señala la capacidad de la radiación UV solar de producir lesiones en la piel. Para tener un estándar único para todos los habitantes de nuestro planeta, diferentes organizaciones establecieron un código de colores para diferenciar los diferentes rangos de la radiación ultravioleta, catalogando el riesgo que tiene cada nivel de rayos sobre nosotros. Pero no todas las personas nos vemos afectados por los rayos UV de igual forma, ya que su efecto depende de diferentes factores:

  • Latitud: afectando en mayor medida donde el sol se encuentra sobre la vertical, y esto se da en la zona comprendida entre los dos trópicos.
  • Altitud: afectándonos más cuanto más altos estamos, entre un 10 y 12% más de intensidad de radiación cada 1000 m ascendidos.
  • Nubosidad: a mayor nubosidad la incidencia es menor.
  • Cantidad de ozono en las capas altas de la atmósfera: a más ozono más protección. Motivo por el que es importante cuidar y mantener dicha capa.
  • El índice de reflexión del suelo: en general no afecta mucho, pero la arena, la hierba y sobre todo el agua (sólida como nieve, y líquida en el mares y lagos), reflejan muchos rayos UV. El índice UV puede ser 2 y 3 veces mayor en una zona nevada.

Pero no debemos olvidar que los rayos que atraviesan la capa de ozono son solamente los UVA y los UVB ya que los UVC no tienen la capacidad de atravesar dicha capa que es la que realmente nos protege de los dañinos UVC.

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¿Qué diferencia la radiación directa de la indirecta?

En realidad debemos hablar de tres tipos de radiaciones en función de como nos llegue. De esta forma distinguimos en la energía solar incidente en la superficie terrestre como radiación directa, difusa y reflejada.

  • Directa: la radiación directa es, como su propio nombre indica, la que proviene directamente del sol, sin sufrir cambios de dirección.
  • Difusa: la radiación difusa es la radiación que recibimos a través de la atmósfera como consecuencia de la dispersión de parte de la radiación del sol en la misma. Esta energía puede suponer aproximadamente un 15% de la radiación global en los días soleados, pero en los días nublados, en los cuales la radiación directa es muy baja, la radiación difusa supone un porcentaje mucho mayor. Por otra parte, las superficies horizontales son las que más radiación difusa reciben, ya que están expuestos a toda la semiesfera celeste, mientras que las superficies verticales reciben menos porque solo están enfrentadas a la mitad de la semiesfera celeste.
  • Reflejada: como su propio nombre indica, la radiación que es reflejada por la superficie terrestre. La cantidad de radiación depende del coeficiente de reflexión de la superficie, también llamado albedo. Del mismo modo, las superficies horizontales no reciben ninguna radiación reflejada, porque están de espaldas a la superficie terrestre, mientras que las superficies verticales son las que más reciben este tipo de radiación.

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Fuente de la imagen: ©aulafacil.com

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La importancia de la radiación solar en la energía solar fotovoltaica

La energía solar es la energía que hemos aprendido a aprovechar, gracias a la luz (energía fotovoltaica) o el calor del sol (térmica), para la generación de electricidad o la producción de calor. Inagotable y renovable, pues procede del sol, se obtiene por medio de paneles y espejos. Las células solares fotovoltaicas convierten la luz del sol directamente en electricidad por el llamado efecto fotoeléctrico, por el cual determinados materiales son capaces de absorber fotones (partículas lumínicas) y liberar electrones, generando una corriente eléctrica.

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Fuente de la imagen: ©Atlas solar mundial

En el gráfico anterior se observa el mapa mundial con una graduación de colores, para identificar las zonas más favorables para la generación fotovoltaica. Según lo expuesto en los puntos anteriores, comprobamos que en las zonas subtropicales se concentra mayor porcentaje de radiación y por tanto mayor potencial de generación fotovoltaica. Y como también hemos comentado las zonas de alta montaña como los Andes y el Himalaya, potencian la incidencia de radiación solar.

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Datos actuales de la radiación solar en España

A través del AEMET, se pueden observar diariamente los datos de radiación ultravioleta de los diferentes puntos de España donde hay estaciones de medición. Así, podemos observar que EL valor más alto para el día 16 de junio se midió en el Centro de Investigación Atmosférica de Izaña en Tenerife. Seguida del observatorio de Santa Cruz de Tenerife y de Maspalomas.

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Fuente de la imagen: ©AEMET

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¿Dónde puedo encontrar más información?

Organismo

Información disponible

AEMET

- Agencia Española de Meteorológica. Proporciona datos meteorológicos y previsiones de lluvias, radiación y otros.

OMS

- Organización mundial de la salud. Proporciona información sobre la radiación ultravioleta, enfocada a la salud de las personas.

- Índice UV Solar Mundial. Documento descargable con información de la radiación ultravioleta, su gradación y efectos sobre las personas.

NASA

- Ofrece información sobre la radiación solar y datos acerca del Sol.

Departamento de energía del gobierno de los EEUU

- Ofrece información sobre la radiación solar, y mapas interactivos de EEUU, sobre la irradiancia global, y normal directa.

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Este artículo ha sido escrito por: Marcos Carbonell, Redactor de www.HogarSense.es