Archivo para agosto, 2010


La radiación del sol puede ser representada aproximadamente por la radiación de un cuerpo negro a 5900°K. La ley de Planck da el valor del espectro de emisividad (E_[\lamba]) definido como el espectro de potencia radiada por unidad de área por unidad de longitud de onda. Luego del cual se calcula la energía total radiada por unidad de área del cuerpo negro para todos los valores de las longitudes de onda. Se hace algunos supuestos. Asumiendo que la radiación del cuerpo negro es isotrópica, se hace el calcula de la irradiancia espectral recibida desde el sol a una unidad astrónimica (1 UA = distancia media Tierra – Sol). Dicha fórmula se incresa en Matlab y se tiene la gráfica mostrada arriba.

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archivo: sprectumAMx.m

El nombre dado a estos espectros de sol viene de Air Mass (AM) y es igual a 1.5 para el espectro a nivel de piso. En general, nosotros podemos definir un espectro AMx donde “x” esta dado por:  $x=frac{1}{cos(\theta_{z})}$ donde $\theta_{z}$ es el ángulo zenith del sol. Cuando el sol está localizado en el zenith de una área receptora, x = 1; lo que hace que un espectro AM1 ser el espectro recibido a nivel de piso en un día claro con el sol en el zenith. Es generalmente aceptado que un espectro terrestre mas realista para uso general y de referencia es dado por un ángulo zenith de 48.19° (el cual equivale a x = 1.5). El espectro recibido en una superficie inclinada 37° y mostrada al sol es llamada un espectro “global-tilt” y es comúnmente usada en ingeniería fotovoltaica.


 

 

 

La radiación del sol que llega a la Tierra, se distribuye sobre el rango de las longitudes de onda desde los 300nm hasta 4micrones aproximadamente, es parcialmente reflejada por la atmósfera y parcialmente transmitida hacia la superficie de la Tierra. Aplicaciones fotovoltaicas usadas para el espacio, tales como satélites o naves especiales, tienen un radiación solar disponible diferente que las aplicaciones fotovoltaicas en la superficie de la Tierra. La radiación fuera de la atmósfera es distribuida a lo largo de diferentes longitudes de manera similar a la radiación de un “cuerpo negro” siguiendo la Ley de Planck, a pesar de que la atmósfera de la Tierra absorve selectivamente la radiación de ciertas longitudes de onda. Es una común práctica distinguir dos diferentes “distribucones espectrales” del sol:
(a) AM0 = espectro fuera de la atmósfera.
8b) AM 1.5G = espectro a nivel de piso en ciertas condiciones standar.
Varias importantes magnitudes pueden ser definidas: irradiancia espectral, irradiancia y radiación, de la siguiente manera.
(a) Irradiancia Espectral I(\lamba): Es la potencia recibida por una unidad de área superficial en un diferencial de longitud de onda d(\lamba), las unidades son W/m^2(\mu)m.
(b) Irradiancia: Es la integral de la irradiancia espectral realizada a lo largo de todas las longitudes de onda de interés. Las unidades son W/m^2.
(c) Radiación: La integral de tiempo de la irradiancia realizada a lo largo de un período dado de tiempo, por consiguiente las unidades de radiación son unidades de energía. Es común encontrar datos de radiación en J/m^2 – día, si un período de integración de un día es usado, o mas frecuentemente la energía es dada en kWh/m^2-day, kWh/m^2-mes ó kWh/m^2-año dependiendo del rango de tiempo usado para la integración de la irradiancia.


Espectro de Energía Solar (a) Datos Expresados en watts por metro cuadrado por 1nm de ancho de banda para AM0 y para los espectros AM1.5G y AM1.50 . (b) Los datos AM 1.5G expresados en términos de fotones incidentes por segundo por centímetro cuadrado por 20nm de ancho de banda.

Los espectos de radiación sirven para los diseños tanto a nivel de piso y fuera la atmósfera. Ambos tienen la diferencia de que la atmósfera absorve la radiación.


Esta es una gráfica de pronóstico de comportamiento del precio de la generación de electricidad hasta el 2040. A medida que la tecnología de las renovables se desarrolla a lo largo de los años, los precios se acercan a los de las fuentes convencionales de generación de electricidad. Esto es muy bueno y saludable, toda vez del agotamiento de las combustibles fósibles y las cada vez  más cuidadosas políticas medio ambientales que se implementan en el mundo.