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FUNDAMENTOS DE ENERGÍA SOLAR – Dr. Ricardo Guerrero Lemus
LAS ENERGÍAS RENOVABLES: UNA APUESTA DE FUTURO EN LAS ISLAS
Universidad Ambiental de La Palma: Cursos de Verano. Los Llanos de Aridane, 17 – 21 de septiembre de 2007
FUNDAMENTOS DE ENERGÍA SOLAR
Dr. Ricardo Guerrero Lemus
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DUALIDAD ONDA/PARTÍCULA DE LA LUZ:
• A partir de finales del siglo XVII empezó a prevalecer el punto de vista 
mecánico de Newton por el que la luz estaba compuesto por pequeñas 
partículas.
• A principios del siglo XIX los experimentos de interferencias de Young y 
Fresnel demostraban que la luz estaba compuesta por ondas.
• En el entorno de 1860 la teoría de la radiación electromagnética de Maxwell 
fue aceptada, entendiendo que la luz formaba parte de de un amplio espectro 
de ondas electromagnéticas de distintas longitudes de onda.
• en 1905 Einstein explicó el efecto fotoeléctrico proponiendo que la luz estaba 
compuesta de partículas discretas a las que llamó cuantos de energía.
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Desde entonces se acepta la dualidad onda/partícula, resumida en la siguiente
ecuación:
λ
ν hchE ==
E: energía [J, eV] ν: frecuencia [s-1]
λ: longitud de onda [μm, nm] h: constante de Plank (6.625·10-34 J·s)
c: velocidad de la luz en el vacío (3.00·108 m·s-1)
Habitualmente:
1 eV = 1.6·10-19 C·V = 1.6·10-19 J
)(
24.1)(
m
eVE
μλ
=
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CUERPO NEGRO:
• Absorbedor y emisor de radiación ideal.
• Al incrementar su temperatura, su espectro de emisión se sitúa en longitudes 
de onda más cortas.
• Plank describió en 1900 la distribución de longitudes de onda emitidas en un 
rango de frecuencias [ν, ν+dν] en función de la temperatura:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
=
1
8)(
3
3
kT
h
ec
dhd
ν
ννπννξ
ξ(ν): energía por unidad de área y unidad de longitud de onda.
k: constante de Boltzman (1.38·10-23 J/K)
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0º C = 273 K
3000 K ~ temperatura del filamento de tungsteno (poco eficiente en el visible)
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RADIACIÓN SOLAR:
• El sol es una esfera de gas calentada por las reacciones de fusión nuclear 
que se producen en su interior.
• Las temperaturas del interior del sol alcanzan los 20.000.000 K.
• La radiación producida por las reacciones nucleares es absorbida por una 
capa de iones de hidrógeno cercana a la superficie.
• Esta energía absorbida es transferida a la capa exterior (fotosfera) mediante 
convección, emitiendo a una temperatura de 6000 K.
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RADIACIÓN SOLAR EN LA TIERRA:
• Distancia media Tierra-Sol: 149.597.890 km.
• Radio del Sol: 695.990 km; excentricidad de la órbita terrestre: 1.67%
• Densidad de potencia media del Sol que llega a la Tierra: 1367 ±7 W·m-2.
(CONSTANTE SOLAR) en un arco de 0.26657º (muy compacto).
• La densidad de potencia media que llega a la superficie de la Tierra depende de:
• Dispersión Rayleigh (azul del cielo, dependencia ~ λ-4).
• Dispersión por aerosoles y polvo.
• Absorción por gases.
• Ozono (< 242,2 nm).
→ cuanta menos masa de aire atraviese la luz, mayor potencia llega a la 
superficie:
2
1
cos
1
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛+===
h
sAMairemasa
φ
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Atenuación mínima del 30% al entrar en la atmósfera.
• AM0: radiación solar antes de entrar en la atmósfera.
• Constante Solar: 1367 W·m2.
• AM1: radiación solar incidiendo verticalmente en la superficie terrestre.
• AM1.5: radiación solar estándar en fotovoltaica (48.2º).
• Densidad de potencia: 970 W·m2 (~ 1000 W·m-2)
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EFECTOS ATMOSFÉRICOS:
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EFECTOS ATMOSFÉRICOS:
• Cúmulos (nubes densas a baja altura): muy efectivas bloqueando la radiación 
solar, se puede recuperar ~ 50% como radiación difusa.
• Cirros (nubes poco densas a gran altura): menos efectivas bloqueando radiación
solar, se puede recuperar ~ 2/3 como radiación difusa.
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MOVIMIENTO APARENTE DEL SOL:
• En los equinoccios (21 de marzo y 23 de septiembre) el sol sale exactamente 
por el este y se pone por el oeste.
• Al mediodía solar de los equinoccios, el ángulo del sol respecto a la normal a la 
superficie es de 90º menos el valor de la latitud.
• Al mediodía solar de los solsticios de verano e invierno (21 de junio y 22 de 
diciembre, respectivamente) el ángulo del sol disminuye o aumenta el valor de la 
inclinación de la Tierra (23º 27’). 
¿a qué latitud estamos?
35ºN
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MADRID:
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HORAS DE SOL:
• Cifra superior: kWh/año.
• Cifra inferior: horas de sol al año.
Capital de provincia.
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• PIRANÓMETROS:
-Medida de radiación solar
-Componente especular y difusa
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