¿Qué es la radiación solar directa e indirecta?

18 de febrero de 2022
La radiación solar es la energía que los llega desde el astro rey. Esta energía lumínica influye en el rendimiento de las placas solares. A mayor radiación más electricidad producirán nuestros paneles fotovoltaicos. El planeta Tierra ha evolucionado durante millones de años aprovechando la energía que nos llega del sol en forma de calor. Sin embargo ¿cómo podemos aprovechar nosotros la radiación solar? Ahora podemos utilizar la luz del sol para generar electricidad con placas solares fotovoltaicas.
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Artículo escrito por:
Marcos Carbonell para www.HogarSense.es
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Placas solaresSector fotovoltaicoRadiación solar

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Fuente de la imagen: ©Fotolia.com

La radiación solar a nivel Mundial

Por desgracia es habitual que muhos de nosotros confundamos elgunos términos relativos a la energía que nos llega desde el sol. Especialmente entre la irradiación solar, la radiación solra y la irradiancia.

¿Qué es la radiación solar?

La radiación solar es el conjunto de emisiones o radiaciones electromagnéticas que salen del Sol. El Sol es la estrella que rige nuestro sistema solar y se encuentra a una temperatura media de 6.000 K o 5.727 °C. En su 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 irradiación solar.

¿Qué es la irradiación solar?

La irradiación solar es la cantidad de energía que incide sobre una superficie, medida por cada unidad de área. Se suele medir con Julios por metro cuadrado (J/m2) o con vatios hora por cada metro cuadrdado (Wh/m2). La irradiación solar es una magnitud que mide la energía solar que nos llega a la tierra y que es rocogida por las placas solres, por ejemplo.

En cambio la radiación solar no mide nada, no es ningúna magnitud que podamos comprara de un lugar a otro. Es solo un concepto generíco para hablar de esa energía que el sol nos cede.

¿Que es la irradiancia solar?

En cambio la irradiancia solar es la potencia que la energía proveniente del sol es capaz de llegar ahasta nosotros. Es por ello una magnitud que se mide con vatios por metro cuadrado y que esta relacionada con la irradiación solar.

¿Qué es el índice UV solar mundial?

Es una medida de la intensidad de la radiación UV solar en la superficie terrestre. Este 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.

Fuente de la imagen: Índice UV solar mundial

Cuando consultamos los datos de irradiación solar 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.

De igual forma, obtenemos que todas las zonas situadas en el ecuador tienen unos niveles de radiación solar mayores. 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 influye para tener mayor radiación. En el siguiente gráfico se observa la radiación global media horizontal de toda la tierra.

✓ ¿Qué es la irradiación solar directa normal?

La irradiación solar directa normal mide la incidencia de los rayos del sol de forma que siempre incidan perpendicularmente a la superficie que sirve de receptor. De modo que dicha superficie corrija el movimiento de la tierra para mantener siempre la posición respecto al sol y que los rayos caigan de forma perpendicular.

Para poder medir la radiación solar directa normal que llega a unas placas solares, estas deben de estar dotadas de un sistema de seguimiento solar. Así nos aseguramos que los paneles fotovoltaicos están orientados con un ángulo de 90° a los rayos del sol.

Fuente de la imagen: Atlas solar mundial

✓ ¿Qué es la irradiación solar global horizontal?

Es la irradiación solar total que proviene de la bóveda celeste e incide sobre una superficie horizontal. En este caso, dicha superficie no tiene ningún movimiento de seguimiento del sol, por lo que parte de la radiación que recibe, lo hace de manera oblicua. Es decir, aquella radiación que llega desde el horizonte lo hace con un ángulo de incidencia muy pequeño.

En este caso, la medida de la radiación solar global horizontal que incide sobre las palcas solares es mayor que la radiación solar directa normal.

Fuente de la imagen: Atlas solar mundial


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La importancia de la irradiación solar en la fotovoltaica

La energía solar es la energía que hemos aprendido a aprovechar, gracias a la luz en forma de energía fotovoltaica, o gracias al calor del sol en forma de energía térmica. La primera para la generación de electricidad y la segunda para la producción de calor. Ambas son inagotables y renovables, pues proceden del sol.

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 o partículas lumínicas y liberar electrones, generando una corriente eléctrica.

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. Aquí comprobamos que en las zonas subtropicales se concentra mayor porcentaje de radiación y por tanto mayor potencial de generación de electricidad con origen fotovoltaico. Y como también hemos comentado las zonas de alta montaña como los Andes y el Himalaya, potencian la incidencia de radiación solar.

Como podemos observar, España se encuentra en la mejor zona de Europa para la generación eléctrica, es por ello que la instalación de placas solares fotovoltaicas en nuestro país es muy rentable. Desde Hogarsense ayudamos a los interesados a contactar con las empresas colaboradoras instaladoras de fotovoltaica para que estudien cada caso de forma personalizada y ofrezcan presupuestos ajustados a las necesidades de cada familia o empresa.

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Tipos de radiación solar

Podemos clasificar la radiación solar de diferentes formas. Una de ellas es por los tipos de rayos que componen la radiación que los llega. La otra manera de catalogar los tipos de radiación es por el modo en que inciden.

✓ Tipos de radiación por el tipo de rayo

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 el 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.

Fuente de la imagen: Fuente de la imagen: ©Hogarsense.es

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

Rangos de la radiación ultravioleta

Color Riesgo Valor del índice
Verde Bajo Menor de 2
Amarillo Moderado 3 – 5
Naranja Alto 6 – 7
Rojo Muy Alto 8 – 10
Morado Extremadamente Alto Mayor de 11

✓ Tipos de radiación solar por su incidencia

La forma en que incide la radiación solar sobre las placas solares, o estas la pueden aprovechar también nos proporciona una clasificación.

Tipos de radiación solar por su incidencia

Tipo Definición
Directa ✓ Es la radiación solar que llega a las placas solares sin interferencias de nubes u otro tipo
Difusa ✓ Es la radiación solar que llega atenuada por algún fenómeno, bien sean nubes, humo u otros gases de la atmósfera o materias que la difuminan
Incidente ✓ Este tipo de radiación solar se caracteriza porque los rayos llegan a los paneles fotovoltaicos redireccionados por objetos que están en el camino de la radiación y que absorben parte de su energía
Reflejada ✓ Es la radiación solar que llega reflejada a las celdas solares desde otra superficie
✓ Forma parte de la radiación incidente
Absorbida ✓ Es la radiación solar restante, que es absorbida por la tierra y le aporta parte de su calentamiento superficial
Global ✓ La radiación solar global es la suma o el total de los anteriores tipos de radiación solar

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La radiación solar directa e indirecta: diferencias

En realidad, podemos hablar de tres tipos de radiaciones en función de cómo nos llegue. De esta manera distinguimos en la energía solar incidente en la superficie terrestre como radiación solar directa, difusa y reflejada. La radiación directa es, como su propio nombre indica, la que proviene directamente del sol, sin sufrir cambios de dirección.

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.

Fuente de la imagen: Fuente de la imagen: ©Hogarsense.es

La radiación reflejada es, como su propio nombre indica, la radiación solar que es devuelta 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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Evolución de la irradiación solar en España

La irradiación solar es la energía electromagnética emitida por el sol al realizar el proceso de fusión del hidrógeno. Esta 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.

Esta radiación es vital para la vida en nuestro planeta, tal y como existe actualmente. Sin la radiación solar, las plantas no podrían hacer la fotosíntesis, y sin este proceso el resto de animales no podríamos vivir. Además, la irradiación solar infrarroja es vital para calentar la atmosfera y que así proporcione un clima adecuado para la vida tal y como la conocemos.

Para conocer la radiación solar que llega a España, podemos recurrir a los datos de AEMET y conocer los datos de muchas ciudades. Con toda esta información se elaboran mensualmente los mapas de radiación, con los cuales los meteorólogos nos advierten del valor de la radiación y su incidencia sobre nuestra piel que tomemos medidas protectoras.

Sin embargo, la radiación solar no solo es importante para nuestra salud, sino también para la generación eléctrica, ya que nos indica la cantidad de energía que llega a la superficie terrestre. Con esta energía lumínica las placas solares fotovoltaicas son capaces de generar electricidad para su uso en nuestras viviendas.

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Según los últimos datos publicados, la capital española que recibe mayor cantidad de radiación global es Las Palmas de Gran Canaria con 5,34 kWh/m2dia. En el extremo opuesto encontramos a Vitoria con una irradiación solar media de 2,67 kWh/m2dia. Estos datos coinciden con la distribución de horas de luz solar que disfrutan las diferentes regiones de nuestro país.

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

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