Energía Solar

La energía solar es un tipo de energía que se obtiene del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol. La radiación solar que llega a nuestro planeta ha sido aprovechada por el ser humano desde la antigüedad, mediante distintas tecnologías que han ido evolucionando hasta el día de hoy. En la actualidad, el calor y la luz del Sol, por medio de captadores puede ser transformado en energía térmica o energía eléctrica.

La energía solar pertenece a las denominadas energías renovables no convencionales (ERNC), que en la actualidad son una gran contribución para evitar el calentamiento global ya que pueden ser reemplazantes de los combustibles fósiles. Las diferentes tecnologías solares se pueden clasificar como pasivas o activas según la forma en que capturan, convierten y distribuyen la energía solar.

Las tecnologías activas incluyen la energía solar fotovoltaica, que produce electricidad a partir de la radiación solar mediante paneles fotovoltaicos, y la energía solar térmica que aprovecha la energía del sol mediante colectores solares sin concentración para producir calor para generar agua caliente o aire caliente, o con concentración para generar electricidad.

Las tecnologías pasivas son el conjunto de técnicas dirigidas al aprovechamiento de la energía solar de forma directa, sin transformarla en otro tipo de energía. Entre las tecnologías pasivas, se encuentran diferentes técnicas enmarcadas en la arquitectura bioclimática: la orientación de los edificios al sol, la selección de materiales con una masa térmica favorable o que tengan propiedades para la dispersión de luz, así como el diseño de espacios mediante ventilación natural.

7.1.1 Radiación Solar

La radiación solar es la energía radiante emitida por el sol en forma de energía electromagnética, la cual se extiende desde los rayos gamma (de longitud de onda de 10-10 cm. e inferiores) hasta las ondas de radio (de longitudes de onda de 105 cm y superiores). La mayoría de la radiación solar cae entre las longitudes de onda de 0,5 a 120 micrómetros, y la radiación de importancia para los usuarios de energía solar cae entre 0,15 y 3,0 micrómetros. Las longitudes de onda de la radiación visible están entre 400 y 750 nanómetros como se muestra en la siguiente imagen [12]:

Ilustración 6: Espectro electromagnético

La radiación solar total que incide en una superficie terrestre es afectada por la atmosfera en su paso, lo que hace que se separe en tres componentes, siendo la suma de las radiaciones directa, difusa y reflejada:

Radiación directa: es la radiación que proviene del sol sin cambiar de dirección, y constituye el componente más grande de la radiación total.

Radiación difusa: es aquella que cambia de dirección por reflexión y dispersión, en un día nublado toda la radiación es difusa, sin embargo, en un día totalmente despejado siempre hay algo de radiación difusa además de la directa.

Radiación reflejada: es aquella que incide en el suelo (u otro cuerpo solido en la superficie terrestre) y luego incide en la superficie de captación. Depende de un coeficiente de reflexión llamado “albedo”, pero en muchos casos se puede considerar despreciable.

Chile, al ser un país con una larga extensión, presenta microclimas en todo su largo y a su vez percibe una alta gama de valores de radiación solar dependiendo de la ubicación. A continuación, se presentan los valores de radiación captada durante un año promedio en las principales ciudades del País.

Tabla 11: Radiación Solar Global Sobre Superficie Horizontal, media anual. [13]

Ciudad G Arica 2341,66 Iquique 2067,39 Calama 2505,94 Antofagasta 2359,99 Copiapó 2174,34 La serena 1813,99 Valparaíso 1431,34 Santiago 1843,44 San Fernando 1658,82 Concepción 1497,12 Temuco 1405,21 Puerto Montt 1212 Castro 1163,35 Coyhaique 1347,39 Punta Arenas 872,44

7.1.2 Ubicación Geográfica

La superficie del planeta está expuesta a la radiación proveniente del Sol. La tasa de irradiación depende en cada instante del ángulo que forman la normal a la superficie en el punto considerado y la dirección de incidencia de los rayos solares. Por supuesto, dada la lejanía del Sol respecto de nuestro planeta podemos suponer, con

muy buena aproximación, que los rayos del Sol inciden esencialmente paralelos sobre el planeta. No obstante, en cada punto del mismo, localmente considerado, la inclinación de la superficie respecto a dichos rayos depende de la latitud y de la hora del día para una cierta localización en longitud. Dicha inclinación puede definirse a través del ángulo que forman el vector normal a la superficie en dicho punto y el vector paralelo a la dirección de incidencia de la radiación solar.

7.1.2.1 Latitud

La latitud es la distancia angular entre la línea ecuatorial y un punto determinado del planeta medidas con respecto al centro de la Tierra. Esta indica que tan separado está un punto del ecuador, se considera 0° en el ecuador y 90° en los polos, y se considera positiva en el hemisferio norte y negativa en el hemisferio sur. Se designa con la letra 𝐿.

7.1.2.2 Longitud

La longitud es la distancia angular entre un punto dado de la superficie terrestre y un meridiano considerado como base, medida a lo largo del paralelo en el que se encuentra dicho punto. El meridiano de referencia utilizado es el meridiano de Greenwich (meridiano 0°), la longitud es positiva hacia el este y negativa hacia el oeste, variando entre 0° y 180°.

Se puede observar el siguiente ejemplo, donde el punto “T” se ubica en una latitud “ ” y en una longitud “L”. Donde “G” representa el meridiano de Greenwich y el segmento I’ hasta I, corresponde a la línea del Ecuador.

Ilustración 8: latitud φ y longitud L para una ubicación T