¿Qué es la insolación solar?
La insolación solar es una medida de la cantidad de energía solar que alcanza una superficie, o irradiación, en una superficie dada a lo largo del tiempo. La superficie en cuestión puede ser cualquier cosa expuesta a la luz solar, desde un objeto o ubicación particular en la Tierra hasta pequeños objetos espaciales, como satélites artificiales, hasta la superficie de un planeta entero. La insolación solar de un área particular de la Tierra depende de su distancia desde el ecuador, sus condiciones climáticas y la hora del día y el año. Es esencial para la existencia continua de la vida en la Tierra, ya que las plantas dependen de la energía del sol para sobrevivir, además de ser un factor importante en la construcción y ubicación de equipos para generar electricidad a partir de la energía solar.
Generalmente medido en vatios por metro cuadrado, la insolación solar promedio de un área durante períodos de tiempo más largos a menudo se da como kilovatios hora por metro cuadrado por día. El vatio es la unidad métrica estándar de potencia, o energía a lo largo del tiempo; un vatio de potencia es igual a un julio de energía por segundo. Un kilovatio hora, un término más comúnmente utilizado en referencia a la generación de energía eléctrica, es suficiente energía para producir una potencia de 1,000 vatios por una hora, o 3,600,000 julios (3.6 megajulios).
Cuanto más directamente una superficie mire al sol, mayor será su insolación solar. La insolación solar máxima se produce cuando la luz del sol incide en un ángulo de 90 grados. La insolación disminuye a medida que el ángulo se vuelve más bajo, porque un ángulo más bajo extiende la misma cantidad de energía radiante sobre un área más amplia. Esta es la razón por la cual el área alrededor del ecuador de la Tierra, que recibe la luz solar más directa, es la parte más cálida de la Tierra y las regiones polares son las más frías. También causa el cambio de las estaciones, porque el eje inclinado de la Tierra significa que el ángulo de la luz solar que alcanza una parte determinada del planeta cambia en el transcurso del año. Esta es también la razón por la cual la temperatura en un día determinado tenderá a alcanzar su punto máximo alrededor del mediodía solar, cuando el sol está en su punto más alto en el cielo, y luego disminuirá a medida que el sol caiga más cerca del horizonte más tarde en el día.
La insolación solar total de la atmósfera exterior de la Tierra a partir de la luz solar directa promedia aproximadamente 1.366 vatios por metro cuadrado en un ángulo de 90 grados en el transcurso de un año, la mayoría de los cuales tiene forma de luz visible. La atenuación de la luz solar a medida que pasa a través de la atmósfera reduce esto a aproximadamente 1,000 vatios por metro cuadrado en un ángulo de 90 grados cuando llega a la superficie de la Tierra. Esta cifra cae constantemente a medida que una persona se mueve a latitudes más altas y disminuye en momentos del día más lejos del mediodía solar, cayendo a casi nada en la noche. La insolación promedio de la Tierra en su conjunto en el transcurso de un año es de alrededor de 250 vatios por metro cuadrado.
Las áreas en latitudes similares aún pueden tener diferencias significativas en la insolación promedio debido a factores locales. La insolación de un área puede reducirse aún más por las condiciones atmosféricas que interfieren con la luz solar, como las nubes o la bruma atmosférica. La insolación aumenta a mayores altitudes, porque hay menos atmósfera para que la radiación solar pase y sea atenuada. Las mediciones de la cantidad de irradiancia solar en diferentes lugares se pueden compilar para crear un mapa especializado llamado mapa de insolación.
La generación de energía solar depende en gran medida de la insolación. Las regiones áridas o semiáridas suelen albergar estaciones de energía solar para minimizar la interferencia con la radiación solar causada por la cubierta de nubes y, si es posible, se construyen a mayores altitudes. Los paneles solares fotovoltaicos se montan en ángulos destinados a hacer que la luz solar entrante los golpee lo más cerca posible de un ángulo de 90 grados para maximizar la potencia recibida. El ángulo óptimo para esto varía según la ubicación geográfica y la época del año.
La insolación de un área también puede ser explotada en el diseño de edificios. Por ejemplo, las ventanas grandes en el costado de un edificio frente al ecuador dejarán entrar más luz y calor durante el invierno, cuando el sol está bajo en el cielo, y comparativamente menos cuando está alto en el cielo durante el verano. Esto modera las temperaturas estacionales extremas dentro del edificio, lo que lo hace más cómodo y reduce la cantidad de energía necesaria para la calefacción o el aire acondicionado.