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Radiación solar en Colombia

Radiación solar en Colombia

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El mapa de radiación solar en Colombia elaborado por la UPME y el IDEAM es una importante herramienta para el diseño de un sistema fotovoltaico y un sistema solar térmico ya que nos proporciona datos tan importantes como: – Irradiación global horizontal, – Brillo solar, – Días sin brillo solar, – Radiación ultravioleta, – Columna total de ozono, entre otros que nos pueden resultar muy interesantes. 

En esta entrada trataremos de responder a la pregunta de qué es el clima y la atmósfera terrestre, conceptos fundamentales que nos permitirán entender posteriormente el papel de la radiación solar sobre la variabilidad climática. Por último presentaremos el Atlas interactivo de radiación solar elaborado por la Upme y el Ideam para Colombia y, se motiva a consultarlo con miras a instalar nuestros propios sistemas fotovoltaicos o solares térmicos. 

Qué es el clima

El clima se define como el comportamiento promedio durante el año de los elementos atmosféricos: la radiación solar, la lluvia, la temperatura, la humedad del aire, los vientos y otros. En cambio el tiempo atmosférico se refiere al estado de los elementos atmosféricos en un momento y lugar dados, por ejemplo: el tiempo estuvo lluvioso hoy. 

Qué es la atmósfera terrestre

La atmósfera es la capa gaseosa que rodea la tierra, donde se desarrollan todos los procesos que gobiernan el clima y la vida. Se acostumbra a dividirla en cinco grandes capas. Aquí las enumeramos desde la más baja hasta la más alta: 

  • La troposfera

Es la región más baja de la atmósfera y contiene cerca del 80% de su masa y la casi totalidad del vapor de agua. Alcanza un espesor de 18 km sobre el ecuador y 8 km sobre los polos. En ella se produce la mayor parte de los fenómenos metereológicos. 

  • La estratosfera

Se extiende por la troposfera hasta una distancia cercana a los 50 km. En ella tiene lugar la absorción de la luz ultravioleta por parte del ozono ( una molécula de tres átomo de oxígeno, O3). Por eso también se le llama zonosfera. 

  • La mesosfera

En su parte superior llega hasta los 80 km de altitud. 

  • La termosfera 

Allí se pueden alcanzar temperaturas de hasta 500 °C en su parte más alta. 

  • La exosfera

Inicia aproximadamente a unos 500 km de altitud. Allí las pocas molécula de gas escapan del campo gravitacional de la tierra. 

Capas de la atmósfera terrestre

Imagen tomada de: http://efecty.co/diagram-of-exosphere.html 

Obsérvese la relación altura/temperatura y las capas de transición. Ahora bien ¿de qué nos sirve conocer esto cuando hablamos de radiación solar? 

Colombia,  la línea del ecuador y los trópicos

Como sabemos Colombia está muy cerca de la línea ecuatorial, en medio de una vasta franja conocida como zona intertropical, es decir, entre el trópico de Cáncer al norte y el trópico de Capricornio al sur. Allí la radiación solar alcanza sus picos máximos y se mantienen sin grandes altibajos a lo largo de todo el año. Sin embargo, la radiación solar no es uniforme.

Qué es la radiación solar

La radiación solar es la energía emitida por el sol durante sus reacciones de fusión nuclear. Aquí no nos detendremos a explicar de qué está compuesta tal radiación, nos limitaremos a hablar de sus efectos. 

Al llegar a la parte superior de la atmósfera terrestre, una porción de esta energía es absorbida por los gases, el vapor de agua y las partículas presentes en las diversas capas atmosféricas, otra es difundida en todas las direcciones al chocar con las partículas de gases, vapor de agua y demás, y otra atraviesa la atmósfera y llega a la superficie terrestre en forma directa.

Trópico de Cáncer y trópico de Capricornio
CÍRCULO POLAR ARTICO. TRÓPICO DE CÁNCER. LÍNEA DEL ECUADOR. TRÓPICO DE CAPRICORNIO. CÍRCULO POLAR ANTÁRTICO.

Una vez que esta energía llega a la Tierra parte de ella es absorbida por las capas superficiales del suelo y las masas de agua, transformándose en calor y otra es reflejada de vuelta a la atmósfera. La proporción de la energía sobre una superficie horizontal que es reflejada recibe el nombre de albedo y se expresa en porcentajes. El albedo del suelo está entre 10 y 30%, el del barro húmedo es de 5%, el de los cultivos y bosques se ubica entre 10 y 25%, el de la arena en 40%, y el de la nieve reciente entre 80 y 90%. Una parte de esta radiación que es reflejada de vuelta a la atmósfera es a su vez reflejada por las nubes de vuelta a la tierra y debe tenerse en cuenta al instalar un sistema fotovoltaico. 

La radiación solar es el motor del clima en el planeta tierra, las diferencias de temperatura crean las corrientes de aire y las corrientes de aire determinan los regímenes de lluvias. La radiación solar sobre determinado lugar también obedece a condiciones como: hora del día, altitud, nubosidad, contaminación del aire, lluvias. Cabe decir que las zonas mas lluviosas reciben menos radiación solar que las zonas secas o desérticas. 

Mapa de radiación solar en Colombia

Desde el año 2002 el IDEAM y la UPME han venido trabajando en la elaboración de un Atlas de radiación solar para todo el territorio nacional. Como fruto del esfuerzo de sus investigaciones se han publicado dos versiones impresas del Atlas y ahora han creado una página web donde se pueden consultar fácilmente los datos obtenidos. 

Una de sus premisas es que el compendio de mapas de radiación global y brillo solar constituye una herramientas valiosa para el planteamiento y dimensionamiento de sistemas solares destinados al abastecimiento de energía eléctrica y calor necesarios en las diversas actividades de la industria y la vida nacional. Al mismo tiempo es una herramienta fundamental para el diseño de construcciones bioclimáticas. 

Aquí nos ocuparemos del Atlas interactivo del IDEAM, lo puede consultar a través de este enlace.

El Atlas del IDEAM nos ofrece los siguiente datos:

  1. Irradiación global horizontal
  2. Brillo solar
  3. Días sin brillo solar
  4. Radiación ultravioleta
  5. Columna total de ozono

Cada uno de estos datos se muestra en un mapa con la opción de desplegar un diagrama de barras mes a mes para las principales ciudades del país. Una de las ventajas que nos proporciona la página es la posibilidad de descargar en un documento de radiación solar pdf  del mapa con los datos obtenidos. 

Para el dimensionado e instalación un sistema fotovoltaico es necesario conocer las horas diarias de brillo solar y la radiación solar que incide directamente sobre determinado lugar, ambos datos suministrados por el Atlas interactivo. Además, si conocemos el porcentaje de eficiencia de nuestros paneles solares entonces podemos saber la potencia que finalmente se entregará a la red eléctrica. Análogos datos aplican para los sistemas solares térmicos. De manera que ya tenemos un importante insumo tanto si queremos instalar un sistema para nuestra casa o si vamos más lejos y queremos plantear un proyecto de grandes dimensiones a nivel comunitario o empresarial. 

Regiones con mayor disponibilidad de energía solar en Colombia

En una próxima entrada hablaremos sobre la radiación solar global por metro cuadrado, las horas de brillo solar y su relación con la eficiencia de las diferentes celdas solares disponibles en el mercado. 

Enlaces

 Atlas interactivo de radiación solar para Colombiahttp://atlas.ideam.gov.co/visorAtlasRadiacion.html

Bibliografía e infografía 

– Atlas de radiación solar de Colombia, presentación: http://www.ideam.gov.co/documents/21021/21129/…/2a207e33-fe43-4aa3-930d-70ba60b10d57

– Gran Atlas y Geografía de Colombia, Círculo de lectores, Bogotá, 2004. Copia impresa.

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