Calculadora de irradiancia solar (cielo despejado, panel inclinado)
Estima la irradiancia solar con cielo despejado en W/m² sobre una superficie horizontal y sobre un panel solar inclinado para cualquier latitud, fecha y hora, con la altura del sol, la masa de aire, el ángulo de incidencia y la potencia del panel.
Cómo funciona
δ = 23.45° sen[360° (284 + n) ÷ 365] · ω = 15° × (hora solar − 12) · cos θz = sen φ sen δ + cos φ cos δ cos ω · AM = 1 ÷ [cos θz + 0.50572 (96.07995° − θz)^−1.6364] · DNI = 1353 × [(1 − 0.14h) 0.7^(AM^0.678) + 0.14h] W/m² (h en km) · difusa ≈ 0.1 DNI · panel = DNI cos θ + difusa (1 + cos β) ÷ 2, con cos θ según Duffie y Beckman, ec. 1.6.2
En un día despejado, la luz solar que llega al suelo depende sobre todo de cuánto aire atraviesa: la masa de aire, que vale 1 con el sol en el cenit y crece a medida que el sol baja. El modelo de Meinel que usa PVEducation estima el haz directo a partir de la masa de aire y añade cerca de un 10% de luz difusa del cielo; la fórmula de Kasten y Young da la masa de aire. Después, el ángulo entre el sol y la normal del panel (ángulo de incidencia) fija cuánto del haz capta el panel. La irradiancia real es menor con bruma, nubes y contaminación, así que estos son valores máximos de cielo despejado; usa la hora solar (la hora del reloj corregida por la longitud y la ecuación del tiempo).
Ejemplo resuelto
A 40° N el 21 de junio (día 172) al mediodía solar, la declinación es de 23.45°, el sol está a 73.4° de altura y la masa de aire es 1.043. DNI = 1353 × 0.7^(1.043^0.678) = 937 W/m². Un panel inclinado 30° y orientado al sur recibe el haz con un ángulo de 13.4°: 911 W/m² directos más 87 W/m² difusos, unos 999 W/m² en total. Un panel de 2 m² y 20% de eficiencia produciría entonces unos 400 W.
Fuentes: PVEducation — Air mass and solar radiation intensity (Meinel model) · Duffie & Beckman — Solar Engineering of Thermal Processes, chapter 1 (angle of incidence)
Preguntas frecuentes
¿Qué es la irradiancia solar?
La potencia de la luz solar que incide sobre una superficie, en vatios por metro cuadrado. Fuera de la atmósfera es en promedio de 1,361 W/m² (la constante solar); en el suelo, en un día despejado, suele llegar a unos 1,000 W/m².
¿Por qué los paneles solares usan 1,000 W/m² como referencia?
Las Condiciones Estándar de Prueba (STC) clasifican los paneles a 1,000 W/m², 25 °C de temperatura de celda y masa de aire 1.5, que es más o menos el sol de mediodía despejado en latitudes medias.
¿Qué es la masa de aire?
La longitud del recorrido de la luz solar por la atmósfera respecto al recorrido vertical. Con el sol a 48° sobre el horizonte la masa de aire es 1.5; cerca del amanecer puede superar 10.
¿Qué inclinación da más irradiancia?
Al mediodía, un panel orientado al ecuador e inclinado para que el sol le dé de frente (inclinación = latitud − declinación) capta más. En todo el año, una inclinación cercana a la latitud es un buen compromiso.
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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.