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Hora Solar Pico uso en paneles solares fotovoltaicos

por: Eliseo Sebastian
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Con ‘Irradiación Solar’ hay ‘Horas Solar Pico’ 

Paneles solares y sus Watts Pico

1. Introducción

Los estudios de investigación nos confirman que dentro del Sol se producen reacciones conocidas como «fusiones nucleares» las que se convierten en RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA.

Las horas con radiación solar

Las llamadas ‘horas solar pico’ HSP son las horas o el tiempo que en un día existe la irradiancia solar ideal de 1,000 W/m² (Watts por metro cuadrado o Vatios por metro cuadrado).

Cuando se hace un plan de instalación de paneles fotovoltaicos, tenemos que orientar nuestros cálculos a la cantidad de radiación solar que se va a utilizar. En otras palabras, es el cálculo de las “Horas Sol Pico(HSP) del Sol«, eso tiene su propio costo económico.

2. Diferencia: Irradiación y Radiación

Es bueno reiterar que la Irradiación Solar que incide sobre un panel solar fotovoltaico varía en función del ángulo que se forma con la horizontal, es decir, la inclinación.  Por lo tanto, la captación de la energía solar varía y no es constante en las horas de sol salvo que la posición del panel solar sea siempre perpendicular con la radiación.

Radiación solar es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol, mientras que la irradiancia es la magnitud usada para describir la potencia incidente por unidad de superficie de todo tipo de radiación electromagnética. Caso Perú.

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­Radiación es la mención para distinguir cada una de las distintas longitudes de onda o frecuencias del espectro electromagnético.

Irradiación significa proporcionar radiación a un cuerpo desde una fuente como el Sol.

3. Relación entre Irradiancia e Insolación

Los términos horas solar pico e insolación se utilizan indistintamente porque ambos se refieren a la energía solar recibida en un sitio en el transcurso del día. Ambas son medidas de irradiación (energía solar), con valores de tiempo específico (ej. Un día) asociados.

La irradiancia tiene unidades,

¡Cuidado! El término HSP se refiere entonces a un valor de irradiancia de 1,000 W/m², cantidad de horas o tiempo que la irradiancia 1,000 W/m² permanece disponible para los cálculos de energía.

En ocasiones, los valores de irradiancia serán muy bajos; otras veces, serán muy altos.

El número de horas solar pico es la cantidad de tiempo que en un día la irradiancia es igual a un pico de sol.

Los módulos fotovoltaicos están clasificados para su producción en condiciones de solar pico.

No nos olvidaremos que el número de horas punta de sol es la cantidad de horas que la radiación solar nos es útil indicándonos el tiempo a funcionar con mayor provecho una ‘instalación fotovoltaica en su máxima potencia«.

4. ¿Por qué Irradiación y no Insolación?

Nos confirman que Irradiación e Insolación es la acumulación de energía en un tiempo determinado sobre una superficie de proceso.

Por lo tanto, la Insolación es la misma Irradiación considerando la permanencia de energía en una superficie en un tiempo definido.

Por esta razón, es que muchísimo se emplea las unidades prácticas de energía solar en ‘vatios-hora por metro cuadrado’ (Wh/m²) o ‘kilovatios-hora por metro cuadrado’ (kWh/m²) datos utilizados por la NASA para fines de cálculo energía solar en un punto determinado de La Tierra.

5. Explicación gráfica de las ‘Horas Solar Pico’

Arriba, la flecha horizontal de la campana nos está indicando el tiempo que en pleno sol la irradiancia es mayor. Este momento es la Hora Solar Pico (HSP).

Tener en cuenta, sin embargo, que la radiación emitida por el sol no tiene la misma intensidad a cualquier longitud de onda, sino que tiene una distribución espectral como indica la figura siguiente:

Radiación solar

La radiación que sale del Sol, no es idéntica a la que llega a la superficie de la Tierra, debido a que esta atraviesa la atmósfera terrestre.

En la primera figura arriba de este artículo, en forma de campana, se muestra la energía promedio en un día solar de 5 horas.

La atmósfera extingue parte de la radiación solar

Nos señalan los documentos que  «en condiciones de un día totalmente claro y con los rayos del sol orientados perpendicularmente al panel fotovoltaico se aprovecha más de las tres cuartas partes del valor de radiación. El resto se refleja en la atmósfera siendo las nubes, los vapores de agua, el ozono y los otros gases». Puede verse esta idea en la imagen abajo.

No es demás compartir lo que dicen que ubicado el Sol en el punto más alto, a medio día solar, la radiación es mucho mayor y con distinta calidad espectral que cuando está cerca del horizonte.

6. Expresión de la Irradiancia en Unidades

Irradiancia es la Potencia por Unidad de Superficie (W/m² o kW/m²), en otras palabras, es la misma insolación expresada en unidades de energía y aparecen en tablas y cuadros resumen por cada región, pueblo o zona para apreciar mejor dónde hay más o menos insolación.

Radiaciones

Recalcamos que en un día ideal esta Insolación arroja un promedio de 1,000 W/m² sin obstrucciones de vapor de agua, nubes, sólidos en suspensión, ozono, bióxido de carbono principalmente.

Texto: PICO SOLAR Sistema Eléctrico. CLIC AQUÍ

7. Medidas de Hora Solar Pico

Ya sabemos que las ‘Horas Solar Pico’ hacen un número de horas por día cuando la insolación arroja los 1,000 Watt en un área de (01) un m² en un día.

Esta área puede ser un tejado libre, un lago, un terreno, pero para nuestro caso nos imaginamos que cae sobre un panel solar fotovoltaico.

Caso ideal, en un panel de 01 m² de área la insolación pico mide siempre 1,000 Watt.

IMPORTANTE: Si el panel es grande en área o son muchos paneles juntos, la recepción o captación de la insolación será mayor.

A manera de ejemplo, si en el mes de abril en México D. F. (ver tabla abajo) arroja como promedio su HSP igual a 6.0 kWh/m²/d quiere decir que México D. F. recibe 1,000 W/m² durante 6 horas promedio por día durante este mes.

Este es su valor Insolación promedio de abril en esta ciudad, siendo su promedio en un año de 5.5 kWh/m²/d.

Estos valores (cuadro adjunto) fueron medidos por el Departamento de Energía de Estados Unidos (USDOE) y la Agencia de los Estados Unidos Internacional (USAID), conducidos por Sandia National Laboratorios de Albuquerque de nuevo México.

Hora Solar Pico (HSP: kWh/m²/d) en principales ciudades de América

Tabla de Horas Solar Pico en diferentes lugares

8. Conclusiones

La Hora Solar Pico es el tiempo que en un día se mantiene la irradiancia ideal de 1,000 W/m²traducidos a sus unidades de kWh/m²/d osu equivalente kJ/m²/d como muestra la tabla aquí arriba con diferentes medidas de radiación solar HSP desde peores meses, regulares a buenos que facilitan para los cálculos de dimensionamiento de Sistemas de Instalación panel solar fotovoltaico.

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