Energia solar termica

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Energía Solar Térmica
Pep Puig, Marta Jofra EL SOL
La radiación solar tiene su origen en el Sol, una de las más de 135.000 millones de estrellas de la Vía Láctea. El Sol es un inmenso reactor de fusión termonuclear que quema cada segundo 600.000.000 toneladas de hidrógeno a 20 millones de grados Kelvin, irradiando una cantidad de energía equivalente a 3,7x1023 kW, lo que representa 64.070kW por m2 de superficie solar. El Sol está localizado a una distancia media de 150 millones de kilómetros respecto de la Tierra, distancia conocida como unidad astronómica (UA) y tiene una vida estimada de varios miles de millones de años, por lo cual tenemos asegurado su funcionamiento seguro y sin ningún gasto de inversión ni mantenimiento.

LA RELACIÓN ENTRE EL SOL Y LA TIERRA
Cualquierpersona que quiera aprovechar la energía solar debe ser capaz de responder a la pregunta de qué cantidad de energía llega al lugar donde prevé realizar la captación, cada hora, cada mes, cada año o en promedio (horario, mensual, anual). Para ello es necesario comprender el movimiento relativo de la Tierra y el Sol. La Tierra gira alrededor del Sol describiendo una órbita elíptica. Al mismo tiempo, laTierra gira sobre ella misma alrededor de un eje, tardando un día en hacer este giro. De toda la energía irradiada por el Sol, el sistema atmósfera–Tierra intercepta durante su viaje alrededor del mismo sólo una parte: el equi-

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valente a 1,7x1014 kW, lo que representa que una superficie perpendicular a los rayos solares recibe 1.367 W/m2. Esta unidad se conoce como constantesolar. En la superficie terrestre la insolación diaria queda bastante alejada de los niveles extra-atmosféricos, por efecto de la absorción, la reflexión (efecto “albedo”) y la dispersión de radiación por parte de las nubes y del resto de elementos químicos en suspensión que, además de recortar los niveles de radiación directa que llega a la Tierra la transforman en radiación difusa. Como ejemplo,en días soleados mas del 90% de la radiación es directa, superando 1.000 W/m2 a nivel de la superficie de la Tierra; en cambio, pa© Solar & Heliospheric Observatory (SOHO)

La energía solar que absorbe la Tierra es del orden de 19.000 kW/habitante,lo que equivaldría a la potencia de 120 millones de reactores nucleares de 1.000 MW.

Altitud,cénit y azimut solar
(Para el hemisferio norte)vertical

Declinación (Estación
correspondiente al hemisfero norte)
Equinocio de primavera 21 de marzo

N Solsticio de verano 21 de junio E Punto de la superficie terrestre

Zénit solar Altitud solar

δ = - 23,45 º

O

δ = + 23,45

Solsticio de invierno 21 de dicembre

Azimut solar S
Fuente: Rosas, M.;Cendra, J.

Equinocio de otoño 21 de septiembre
Fuente: Rosas, M.;Cendra, J.4

ra días seminublados se reduce hasta 600 W/m2, en días nublados llega a 300 W/m2 y en días con niebla se puede llegar hasta 100 W/m2. La fracción de energía solar absorbida por la Tierra equivale a 1,2x1014 kW, lo que representa más de 19.000 kW/habitante, la potencia correspondiente a 120 millones de reactores nucleares de 1.000 MW de potencia eléctrica unitaria o 340.000 veces la potencianuclear instalada en el mundo.A lo largo de un año representa 14.000 veces el consumo energético mundial o 28.000 veces la producción mundial de petróleo. El eje perpendicular al eje de rotación de la Tierra está inclinado 23,45º respecto al plano orbital marcado por la línea Tierra-Sol, con lo cual el eje que forman el Ecuador terrestre y el plano orbital varia a lo largo del año entre + 23,45º.Este ángulo es lo que conocemos como declinación, y da lugar a las distintas estaciones del año, ya que hace que los rayos del Sol incidan con mayor o menor ángulo sobre la superficie terrestre. La posición relativa del Sol en el firmamento respecto a un punto de la superficie terrestre se puede definir por dos ángulos: la altitud solar –que es el ángulo entre la línea que pasa por el punto y...