Radiación solar: fundamentos y aplicaciones en sistemas energéticos

Resumen

El texto explica qué magnitudes de la radiación solar hay que conocer para aprovechar esta energía, tanto térmica como eléctrica, y cómo varían según el campo de aplicación: arquitectura, instalaciones fotovoltaicas, concentradores y receptores planos. Introduce también la naturaleza de la radiación, distinguiendo la radiación directa que llega desde el Sol y la radiación extraterrestre, que no sufre dispersión atmosférica.

Puntos clave

El diseño de instalaciones solares requiere conocer los valores horarios y diarios de la radiación solar.
En arquitectura se necesitan la radiación total incidente y sus componentes directa y difusa, integradas en todo el espectro solar.
Las instalaciones fotovoltaicas necesitan la radiación directa y difusa para cada longitud de onda.
Los concentradores térmicos requieren específicamente la radiación solar directa.
Los receptores planos necesitan la radiación total y sus componentes.
La radiación extraterrestre proviene casi exclusivamente de la radiación directa emitida en línea recta por el Sol, porque el espacio exterior carece de materia dispersa.

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Fundamentos y Aplicaciones de la Radiación Solar

El uso de la energía contenida en la radiación solar, tanto para la producción de energía térmica como para la producción de energía eléctrica, requiere el conocimiento de numerosas y diversas magnitudes. Estas no solo están relacionadas con la radiación solar, sino también con otros aspectos, como la situación relativa del Sol respecto al captador solar o el estado de la atmósfera terrestre.

Aplicaciones según el sector

Al considerar los diferentes campos de aplicación en los que se utiliza la radiación solar como fuente de energía primaria, debe tenerse en cuenta que las magnitudes necesarias pueden variar:

Arquitectura: Es necesario conocer las cargas térmicas de un edificio y la iluminación recibida, requiriendo la radiación total incidente, así como sus componentes directa y difusa, integradas en todo el espectro solar.
Instalaciones fotovoltaicas: Los técnicos necesitan conocer la radiación directa y difusa para cada longitud de onda.
Aprovechamiento térmico con concentradores: Se requiere específicamente la radiación solar directa.
Receptores planos: Es necesario conocer la radiación total y sus componentes.

En general, para el diseño de instalaciones solares, es necesario conocer los valores horarios y diarios de la radiación solar. Como se deduce, la información requerida puede ser muy variada.

Naturaleza de la Radiación Solar

La figura 1 sirve de apoyo para una breve explicación sobre las diferentes componentes de la radiación solar que llega a un receptor terrestre.

La radiación incidente sobre un receptor situado fuera de la atmósfera, o radiación extraterrestre, proviene casi exclusivamente de la emitida en línea recta por el Sol (radiación directa). Esto se debe a que, al estar el espacio exterior desprovisto de materia dispersa, la esfera celeste aparece negra (sin radiación), con pequeños puntos brillantes correspondientes a las estrellas —de importancia despreciable a nuestros efectos— y una singularidad importante correspondiente al Sol.

Preguntas frecuentes

¿Qué tipo de radiación necesitan los concentradores solares térmicos?

Los concentradores requieren específicamente la radiación solar directa, según indica el texto.

¿Por qué la esfera celeste aparece negra fuera de la atmósfera?

Porque el espacio exterior está desprovisto de materia dispersa, por lo que no hay radiación difusa que ilumine el cielo. Solo se distinguen estrellas, de importancia despreciable para estos efectos, y el Sol.