O que é insolação solar?
A insolação solar é uma medida da quantidade de energia solar que atinge uma superfície, ou irradiância, em uma determinada superfície ao longo do tempo. A superfície em questão pode ser qualquer coisa exposta à luz solar, de um objeto ou local específico na Terra a pequenos objetos que vão ao espaço, como satélites artificiais, até a superfície de um planeta inteiro. A insolação solar de uma área específica da Terra depende da distância do equador, das condições climáticas e da hora do dia e do ano. É essencial para a existência continuada da vida na Terra, pois as plantas dependem da energia do sol para sobreviver, além de ser um fator importante na construção e localização de equipamentos para gerar eletricidade a partir da energia solar.
Geralmente medido em watts por metro quadrado, a insolação solar média de uma área por períodos mais longos é geralmente dada em quilowatt-hora por metro quadrado por dia. O watt é a unidade métrica padrão de energia, ou energia ao longo do tempo; um watt de energia é igual a um joule de energia por segundo. Um quilowatt-hora, um termo mais comumente usado em referência à geração de energia elétrica, é energia suficiente para produzir uma potência de 1.000 watts por uma hora, ou 3.600.000 joules (3,6 megajoules).
Quanto mais diretamente a superfície estiver voltada para o sol, maior será a sua insolação solar. A insolação solar máxima é produzida quando a luz do sol atinge um ângulo de 90 graus. A insolação diminui à medida que o ângulo diminui, porque um ângulo inferior espalha a mesma quantidade de energia radiante por uma área mais ampla. É por isso que a área ao redor do equador da Terra, que recebe a luz solar mais direta, é a parte mais quente da Terra e as regiões polares são as mais frias. Também causa mudanças nas estações, porque o eixo inclinado da Terra significa que o ângulo da luz solar atingindo uma determinada parte do planeta muda no decorrer do ano. É também por isso que a temperatura em um determinado dia tende a atingir o pico ao meio-dia solar, quando o sol está no ponto mais alto do céu, e depois diminui à medida que o sol cai mais perto do horizonte no final do dia.
A insolação solar total da atmosfera externa da Terra da luz solar direta é de cerca de 1.366 watts por metro quadrado em um ângulo de 90 graus ao longo de um ano, a maioria dos quais está na forma de luz visível. A atenuação da luz solar ao passar pela atmosfera reduz isso para cerca de 1.000 watts por metro quadrado em um ângulo de 90 graus no momento em que atinge a superfície da Terra. Esse número diminui constantemente à medida que a pessoa se move para latitudes mais altas e diminui em horários do dia mais distantes do meio-dia solar, caindo para quase nada à noite. A insolação média da Terra como um todo ao longo de um ano é de cerca de 250 watts por metro quadrado.
Áreas em latitudes semelhantes ainda podem ter diferenças significativas na insolação média devido a fatores locais. A insolação de uma área pode ser reduzida ainda mais pelas condições atmosféricas que interferem na luz solar, como nuvens ou neblina atmosférica. A insolação aumenta em altitudes mais altas, porque há menos atmosfera para a radiação solar passar e ser atenuada. Medições da quantidade de irradiância solar em diferentes locais podem ser compiladas para criar um mapa especializado chamado mapa de insolação.
A geração de energia solar depende fortemente de insolação. Regiões áridas ou semiáridas costumam abrigar usinas de energia solar para minimizar a interferência na radiação solar causada pela cobertura de nuvens e são construídas em altitudes mais altas, se possível. Os painéis solares fotovoltaicos são montados em ângulos destinados a fazer com que a luz do sol os atinja o mais próximo possível de um ângulo de 90 graus para maximizar a energia recebida. O ângulo ideal para isso varia de acordo com a localização geográfica e a época do ano.
A insolação de uma área também pode ser explorada no projeto de edifícios. Por exemplo, grandes janelas ao lado de um prédio voltado para o equador deixam entrar mais luz e calor durante o inverno, quando o sol está baixo no céu, e comparativamente menos quando está alto no céu durante o verão. Isso modera os extremos de temperatura sazonal no interior do edifício, tornando-o mais confortável e reduzindo a quantidade de energia necessária para aquecimento ou ar condicionado.