Radiación global sobre una superficie - Arturo Lara

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5.2. Radiación global sobre una superficie
En los apartados anteriores hemos visto qué es la radiación solar, cómo se altera
al atravesar la atmósfera, qué tipos de radiación solar llegan a una superficie y con
qué magnitudes se caracteriza la radiación solar. En este apartado vamos a con-
testar a la pregunta: ¿cuánta energía solar llega a la superficie de un generador
fotovoltaico?
Determinar la cantidad de energía solar que llega a una superficie, dado el carác-
ter aleatorio que tiene el clima, es hacer una predicción basada en datos históri-
cos. Podemos conocer cuánta energía solar se ha recibido en el pasado, en un lu-
gar determinado, porque hay bases de datos que almacenan esa información sobre
el clima, pero no podemos saber cuánta energía solar se recibirá en el futuro en
ese lugar, solo podemos suponer que el comportamiento del clima en el futuro
será parecido al del pasado y basándonos en esto, calcular la energía solar que se
recibirá.
Las bases de datos existentes utilizan registros históricos de varios años con los da-
tos horarios o diarios de irradiancia solar sobre superficie horizontal o inclinada.
Los datos se tratan para obtener un modelo de comportamiento anual que reco-
ge, para cada mes, la media de todos los valores de radiación recogidos para ese
mes a lo largo de los años. La tabla 1.2 es un ejemplo de datos de irradiación so-
bre superficies inclinadas publicados por el Ministerio Español de Industria, Tu-
rismo y Comercio IRadiación solar sobre superficies inclinadas. Centro de Estu-
dios de la Energía. Ministerio Industria y Energía. Madrid, 1981]. La tabla 1.2
caso práctico inicial
Explicación del procedimiento para
determinar la radiación solar que se
recibe en un lugar.
RADIACIÓN INTERCEPTADA POR UNA SUPERFICIE INCLINADA
Lugar: Madrid	Latitud: 40,42 °	Orientación: Sur	Unidades: kJ /( m2 • día)*
	Inclinación
	Enero
	Febrero
	Marzo
	Abril
	Mayo
	Junio
	Julio
	Agosto
	Septiembre
	Octubre
	Noviembre
	Diciembre
	Total anual*
	0o
	6.362
	9 798
	14.150
	19.552
	21 184
	23.530
	25.874
	22.986
	16.118
	10.762
	7.326
	6236
	5.604 298
	5o
	7.054
	10.584
	14.868
	19.990
	21 388
	23.614
	26.048
	23.438
	16.790
	11.496
	8.078
	7.088
	5.803 292
	10°
	7.704
	11.316
	15.504
	20.410
	21.480
	23 566
	26.072
	23.754
	17 366
	12.168
	8.782
	7.892
	5.972.362
	15°
	8.312
	11.982
	16.048
	20.712
	21.444
	23 382
	25.940
	23.970
	17.840
	12.770
	9.440
	8.654
	6 107.994
	20°
	8.870
	12.576
	16.504
	20.902
	21.298
	23.072
	25.658
	24.064
	18 214
	13.300
	10.042
	9.368
	6.209.950
	25°
	9.380
	13.098
	16.862
	20.966
	21.072
	22 648
	25.274
	24.018
	18.484
	13.752
	10.582
	10022
	6278924
	30°
	9.832
	13.544
	17.122
	20.910
	20.726
	22.138
	24.764
	23.826
	18.638
	14.124
	11.060
	10.612
	6.312.798
	35°
	10.224
	13.904
	17.282
	20.730
	20.270
	21 508
	24 114
	23.496
	18.694
	14.410
	11.472
	11.138
	6.310.386
	40°
	10.554
	14.184
	17 342
	20436
	19.702
	20.764
	23 330
	23.024
	18.634
	14.612
	11.814
	11.592
	6.271 428
	45°
	10.818
	14.378
	17 300
	20024
	19.026
	19.908
	22 406
	22.420
	18.474
	14.728
	12.082
	11.972
	6.195.994
	50°
	11.014
	14.482
	17.154
	19.494
	18.250
	18.944
	21 360
	21.688
	18.198
	14 754
	12.274
	12.278
	6.084.294
	55°
	11.148
	14.498
	16.908
	18.860
	17.380
	17.884
	20.200
	20.828
	17.818
	14 692
	12.390
	12.502
	5.937.902
	60°
	11.206
	14 428
	16.566
	18 118
	16 424
	16.780
	18.948
	19 852
	17.338
	14 542
	12.430
	12.646
	5.759.668
	65°
	11.194
	14.266
	16.128
	17.278
	15.432
	15.638
	17.680
	18.768
	16.756
	14.308
	12 394
	12.706
	5.554.124
	70°
	11.114
	14.022
	15.596
	16 342
	14 384
	14.426
	16.320
	17.586
	16.084
	13.984
	12 278
	12.686
	5.318.286
	75’
	10.966
	13.686
	14.974
	15.324
	13.266
	13.150
	14.886
	16.366
	15.320
	13.582
	12.084
	12.584
	5 054 892
	80°
	10.750
	13.274
	14.274
	14.238
	12.094
	11.820
	13.380
	15.062
	14.472
	13.100
	11.820
	12.400
	4 765.032
	85°
	10.464
	12.782
	13.488
	13.108
	10.874
	10.524
	11.820
	13.682
	13.552
	12.538
	11.480
	12.136
	4452.878
	90°
	10.118
	12.212
	12.634
	11.916
	9.650
	9.270
	10.384
	12.244
	12.554
	11.906
	11.068
	11.792
	4.126.744
T Tabla 1.2.	* La columna de radiación Total anual está expresada en kJ/(m2- año)
www.elsolucionario.org
18
Unidad 1
muestra valores medios mensuales de irradiación global diaria [Gjm ((})] de cada mes sobre una superficie con inclinaciones que van de 0° (horizontal) hasta 90“ (vertical). La última columna muestra la irradiación global anual [Ga ([})], que corresponde a la suma de todos los valores medios mensuales de la irradiación global diaria multiplicados por el número de días de cada mes.
EJEMPLO
¿Qué irradiación recibe una superficie, situada en Madrid, orientada al Sur y con una inclinación de 40°, durante el mes de marzo? ¿Cuánta irradiación recibe a lo largo del año?
Solución:
Buscamos en la tabla 1.2, en la columna de inclinación, la fila de 40° y en la columna de marzo obtenemos una irradiación global diaria de 17.342 kJ/(m2día). Convertimos el dato a kW h/ (m2día):
Gdm (40°) =	= 4,82 kW ■ h/(m2 • día)
La irradiación en el mes de marzo que tiene 31 días será:
Gm (40°) = 31 • GJm (40°) = 31 ■ 4,82 = 149,42 kW • h/m2
Para calcular la irradiación anual, tomamos directamente el valor en la columna Total anual, para la inclinación de 40°, y convertimos el dato a kW h/ m2:
Gm (40°) = 6'|75oo'8' = 1 742 kW ' h/m2
v cabulario
Año meteorológico Típico
(AMT) de un lugar
Conjunto de valores de irradiación
horaria correspondientes a un año
hipotético que se construye eli-
giendo para cada mes, un mes de
un año real cuyo valor medio men-
sual de la irradiación global diaria
horizontal coincida con la corres-
pondiente a todos los años de la
base de datos.
Aunque la tabla 1.2 ofrece datos sobre una superficie orientada al Sur con dife-
rentes inclinaciones, es muy habitual utilizar datos más limitados. En la mayoría
de los casos se utilizan los doce valores medios mensuales de la irradiación global
diaria sobre una superficie horizontal que caracteriza el clima de un lugar. En la
tabla 1.3 se puede ver un ejemplo donde se recogen diferentes localidades con su
latitud y los valores medios mensuales de la irradiación global diaria [Gdm (0)] de
cada mes sobre una superficie horizontal. La última columna es el valor medio
anual de la irradiación global diaria horizontal [Gja (0)].
A partir de estos datos sobre superficie horizontal se pueden obtener la irradia-
ción para diferentes inclinaciones y orientaciones, aplicando métodos que pue-
den ir desde el uso de una simple calculadora, pasando por programas de ordena-
dor o utilizar los recursos de determinadas páginas web.
En el siguiente apartado se explica un método simplificado para calcular la irra-
diación sobre una superficie con cualquier orientación e inclinación.