La Radiación Solar
La radiación solar es la energía radiante que se genera en el Sol y que se proyecta en forma de ondas electromagnéticas hacia todas las direcciones del espacio. El sol se encuentra a una distancia promedio de 150.000.000 km que equivalen a 1 UA ( 1 unidad astronómica), tiene una masa de alrededor de 1.989 X 1030 kg, esta es la masa que permite una presión y unas temperaturas tan altas en el centro de este que puede producirse un fenómeno llamado «fusión nuclear» del tipo «protón-protón que generan cantidades gigantescas de energía en cada segundo. la irradiancia en las últimas capas del sol es de aproximadamente 6,31 X 10⁷ W/m² y esta se distribuye por el espacio en formas de ondas electromagnéticas, las ondas emitidas demoran alrededor de 8 minutos y 20 segundos en llegar a nuestro planeta.
La gama de todas las radiaciones electromagnéticas se representan en el «espectro electromagnético». La energía se propaga a través del espacio en forma de ondas que abarcan una gran cantidad de frecuencias y longitudes de onda. La comprensión y el uso de estas ondas electromagnéticas a permitido el desarrollo de muchos campos como la ciencia, la medicina y la tecnología actual. El espectro electromagnético se divide en diferentes regiones (7), donde cada una de ellas tiene sus propiedades y características específicas, estas regiones son los siguientes, considerando un orden de menor a mayor frecuencia:
– Ondas de radio: Se utilizan en la comunicación de radio, televisión, telefonía móvil, entre otros. Tiene la menor frecuencia y la mayor longitud de onda. Tiene un rango de longitud de onda de aproximadamente 1mm hasta cientos de km.
– Microondas: Se utilizan principalmente en hornos microondas, comunicación satelitales y radares. Tiene un rango de longitud de onda de aproximadamente 1mm hasta 1m.
– Infrarrojo: Esta región a su vez se divide en 3 categorías, «cercano», «medio» y «lejano». El infrarrojo cercano se utiliza en aplicaciones de control remoto, el infrarrojo medio se utiliza en aplicaciones de termográfica y el infrarrojo lejano se utiliza en aplicaciones astronómicas. Tiene un rango de longitud de onda de aproximadamente 1µm hasta 1mm.
– Luz visible: es la región que puede ser detectada por el ojo humano. Tiene un rango de longitud de onda que va desde aproximadamente los 400 µm hasta los 700µm.
– Ultravioleta: Esta región a su vez se divide en 3 categorías, UV-A, UV-B y UV-C. La radiación ultravioleta puede ser perjudicial para la piel y los ojos en altas dosis, se utilizan principalmente para aplicaciones en desinfección y esterilización. Tiene un rango de longitud de onda que abarca desde los 10 µm hasta los 400µm.
– Rayos X: Tiene una da las frecuencias más altas, se utilizan en la medicina para obtener imágenes del interior del cuerpo y también en aplicaciones de seguridad y control de calidad. Tiene un rango de longitud de onda que va desde los 0,01 µm hasta los 10µm.
– Rayos Gamma: Son las radiaciones electromagnéticas que tienen la mayor frecuencia y que cuenta con la mayor cantidad de energía, se utiliza en medicina nuclear, investigaciones científicas e industriales. Tiene una longitud de onda que es menor a 0,01µm.
La energía emitida por un cuerpo en forma de radiación puede ser medido y cuantificado. Es importante poder comprender los siguientes conceptos que están asociado a la radiación solar principalmente:
Irradiancia: La irradiancia hace referencia a la densidad de potencia radiante que impacta sobre una superficie por un tiempo y área determinado. En el contexto de radiación solar, la irradiancia solar es la medida de la energía radiante solar que llega a una superficie expuesta al sol. La irradiancia solar se expresa generalmente en Watt (W) por metro cuadrado (W/m²). Es una medida instantánea que indica la cantidad de energía radiante que llega a una superficie en un momento específico.
La irradiancia que emite el Sol en su fotosfera y que llaga sobre a la parte exterior de la atmosfera terrestre se puede calcula gracias a la «ley de cuadrática inversa» ya que conocemos la distancia entra el Sol y La Tierra y la irradiancia en la fotosfera solar. La irradiancia que llega perpendicularmente hasta la parte exterior de la atmósfera terrestre sobre una superficie de un área de 1 m2 en un momento determinado es conocida como «constante solar» o «constante solar total», su valor promedio aceptado es de aproximadamente 1.364 W/m2 (+/- 3%), con una masa de aire 0 (AM0). Este valor puede variar dependiendo de la actividad solar y de la distancia Sol-Tierra que varia debido al recorrido elíptico de la tierra alrededor del Sol, el punto más cercano entre la Tierra y el Sol es conocida como «perihelio» donde la distancia aproximada es de unos 147.000.000 km y el punto más lejano entre el la Tierra y el Sol es conocida como «afelio» donde la distancia aproximada es de 152.500.000 km.
La irradiancia solar que llega sobre una superficie específica de nuestro planeta puede variar por muchos factores a lo largo del día y del año debido a la traslación, rotación y declinación del planeta Tierra, esto sumado a los diferentes procesos atmosféricos que ocurren dentro de la misma.
Irradiación: La irradiación solar hace referencia a la cantidad de energía total que impacta sobre una superficie por un periodo de tiempo determinado. Es la integración de la irradiancia a lo largo del tiempo y se expresa generalmente en Julios (J) por metros cuadrados J/m² o en Watt-Hora por metro cuadrado (Wh/m²).
La irradiación solar considera la radiación todas las radiaciones que impactan sobre una superficie. La irradiación solar puede variar por muchos factores a lo largo del día y del año debido a la traslación, rotación y declinación del planeta Tierra, esto sumado a los diferentes procesos atmosféricos que ocurren dentro de la misma como se señaló anteriormente.
La radiación solar sobre la superficie terrestre se divide en 3 categorías: «Radiación directa», «radiación difusa» y «radiación reflejada». La radiación directa se refiere a la radiación que llega directamente desde el sol sobre una superficie determinada, la radiación difusa es la parte la radiación solar que se ve afectada por diferentes elementos atmosféricos como las nubes y otros elementos e impacta sobre una superficie determinada con una menor irradiancia y la radiación reflejada es la parte (porcentaje) de la radiación solar que es reflejada desde algún cuerpo hacia una superficie determinada, también es denominada «albedo» la irradiancia reflejada dependerá del color (frecuencia) del cuerpo en que impacta la radiación directa y difusa, las superficies claras reflejarán mas irradiancia que las superficies oscuras. El total de la suma de todas las radiaciones que impactan sobre una superficie determina se denomina «radiación global».
A nivel mundial Chile cuenta con un territorio que recibe las radiaciones mas altas debido a su cercanía (norte – centro) con la «línea del Ecuador», en el norte está el «Desierto de Atacama» el que es considerado uno de los lugares con mayor radiación solar del planeta, el norte y centro del país cuenta con radiaciones mayores a las de muchos países pioneros en el desarrolla de la energía solar fotovoltaica y térmica, como Alemania o España. La alta radiación convierte a Chile en un país ideal para el desarrollo y la aplicación de energías renovable utilizando el Sol como fuente prácticamente infinita de energía, el crecimiento de los proyectos fotovoltaicos en aplicaciones para soluciones de energía a sido exponencial aumentando de una capacidad de unos 3 MW en 2010 aproximadamente hasta unos 3.950 MW en 2020. También se han desarrollado políticas públicas que permitido financiar variados proyectos tanto a nivel industrial, comercial y residencial. Paralelamente a la vez que el mercado solar fotovoltaico se crece va necesitando cada vez más técnicos especializados en el dimensionamiento, diseño, logística, ejecución, mantención y certificación para las plantas fotovoltaicas existentes y/o por ejecutar.
