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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA ¿Cuánta energía solar llega a la tierra? Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía El sol irradia una gran cantidad de energía, aproximadamente 1,1x1020 kWh por segundo. Un kilovatio hora es la cantidad de energía necesaria para hacer funcionar una bombilla incandescente de 100 vatios durante 10 horas. La atmósfera exterior de la Tierra intercepta aproximadamente una millonésima parte de la energía emitida por el Sol, o aproximadamente 1500 cuatrillones (1,5 x 1018) kWh al año. Sin embargo, debido a la reflexión, dispersión y absorción de los gases y aerosoles atmosféricos, solo el 47 % de toda la energía, o aproximadamente 700 cuatrillones (7 x 1017) kWh, llega a la superficie de la Tierra.
La radiación solar en la atmósfera terrestre se divide en la denominada radiación directa y la dispersada por partículas de aire, polvo, agua, etc. contenidas en la atmósfera. Su suma forma la radiación solar total. La cantidad de energía que cae por unidad de área por unidad de tiempo depende de varios factores:
Hora y ubicación geográfica La cantidad de energía solar que cae sobre la superficie de la Tierra cambia debido al movimiento del Sol. Estos cambios dependen de la hora del día y la estación. Por lo general, más radiación solar llega a la Tierra al mediodía que temprano en la mañana o tarde en la noche. Al mediodía, el Sol está muy por encima del horizonte y la longitud de la trayectoria de los rayos solares a través de la atmósfera terrestre se reduce. En consecuencia, se dispersa y absorbe menos radiación solar, lo que significa que llega más a la superficie. La cantidad de energía solar que llega a la superficie terrestre difiere del valor medio anual: en invierno - menos de 0,8 kWh/m2 al día en el norte de Europa y más de 4 kWh/m2 al día en verano en esta misma región. La diferencia disminuye a medida que te acercas al ecuador.
La cantidad de energía solar también depende de la ubicación geográfica del sitio: cuanto más cerca del ecuador, mayor es. Por ejemplo, la radiación solar total anual promedio que incide sobre una superficie horizontal es: en Europa Central, Asia Central y Canadá, aproximadamente 1000 kWh/m2; en el Mediterráneo - aproximadamente 1700 kWh / m2; en la mayoría de las regiones desérticas de África, Oriente Medio y Australia, aproximadamente 2200 kWh/m2. Así, la cantidad de radiación solar varía significativamente según la época del año y la ubicación geográfica (ver tabla). Este factor hay que tenerlo en cuenta a la hora de utilizar energía solar.
La influencia de las nubes en la energía solar La cantidad de radiación solar que llega a la superficie terrestre depende de varios fenómenos atmosféricos y de la posición del Sol tanto durante el día como a lo largo del año. Las nubes son el principal fenómeno atmosférico que determina la cantidad de radiación solar que llega a la superficie terrestre. En cualquier punto de la Tierra, la radiación solar que llega a la superficie terrestre disminuye a medida que aumenta la nubosidad. En consecuencia, los países con clima predominantemente nublado reciben menos radiación solar que los desiertos donde el clima es mayormente despejado. La formación de nubes está influenciada por la presencia de características locales como montañas, mares y océanos, así como grandes lagos. Por lo tanto, la cantidad de radiación solar recibida en estas áreas y las regiones adyacentes a ellas pueden diferir. Por ejemplo, las montañas pueden recibir menos radiación solar que las laderas y llanuras adyacentes. Los vientos que soplan hacia las montañas hacen que parte del aire se eleve y, al enfriar la humedad del aire, formen nubes. La cantidad de radiación solar en las zonas costeras también puede diferir de la registrada en las zonas situadas tierra adentro. La cantidad de energía solar recibida durante el día depende en gran medida de los fenómenos atmosféricos locales. Al mediodía con cielo despejado, la energía solar total la radiación que incide sobre una superficie horizontal puede alcanzar (por ejemplo, en Europa Central) un valor de 1000 W/m2 (en condiciones meteorológicas muy favorables esta cifra puede ser superior), mientras que con tiempo muy nublado es inferior a 100 W/m2 incluso en mediodía. Efectos de la Contaminación Atmosférica en la Energía Solar Los fenómenos antropogénicos y naturales también pueden limitar la cantidad de radiación solar que llega a la superficie de la Tierra. El smog urbano, el humo de los incendios forestales y las cenizas volcánicas transportadas por el aire reducen el uso de la energía solar al aumentar la dispersión y absorción de la radiación solar. Es decir, estos factores tienen mayor influencia sobre la radiación solar directa que sobre la total. Con una contaminación del aire severa, por ejemplo, con smog, la radiación directa se reduce en un 40% y el total, solo en un 15-25%. Una fuerte erupción volcánica puede reducir, y en una gran área de la superficie de la Tierra, la radiación solar directa en un 20% y en total, en un 10% durante un período de 6 meses a 2 años. Con una disminución en la cantidad de ceniza volcánica en la atmósfera, el efecto se debilita, pero el proceso de recuperación completa puede demorar varios años. El potencial de la energía solar El sol nos proporciona 10 veces más energía gratuita de la que realmente se utiliza en todo el mundo. Solo el mercado comercial mundial compra y vende algo menos de 000 billones (85 x 8,5) kWh de energía al año. Dado que es imposible seguir todo el proceso, no es posible decir con certeza cuánta energía no comercial consumen las personas (por ejemplo, cuánta madera y fertilizantes se recolectan y queman, cuánta agua se usa para producir energía mecánica o eléctrica). energía). Algunos expertos estiman que dicha energía no comercial representa una quinta parte de toda la energía utilizada. Pero incluso si esto es cierto, entonces la energía total consumida por la humanidad durante el año es solo aproximadamente una siete milésima parte de la energía solar que llega a la superficie de la Tierra en el mismo período. En países desarrollados, como EE. UU., el consumo de energía es de aproximadamente 25 billones (2.5 x 1013) kWh por año, lo que corresponde a más de 260 kWh por persona por día. Esta cifra es el equivalente a hacer funcionar más de cien bombillas incandescentes de 100W al día durante un día entero. El ciudadano estadounidense medio consume 33 veces más energía que un indio, 13 veces más que un chino, dos veces y media más que un japonés y el doble que un sueco. La cantidad de energía solar que llega a la superficie terrestre es muchas veces mayor que su consumo, incluso en países como Estados Unidos, donde el consumo de energía es enorme. Si solo el 1% del territorio del país se utilizara para instalar equipos solares (paneles fotovoltaicos o sistemas solares de agua caliente) que funcionaran con una eficiencia del 10%, EE. UU. estaría totalmente abastecido de energía. Lo mismo puede decirse de todos los demás países desarrollados. Sin embargo, en cierto sentido, esto no es realista: en primer lugar, debido al alto costo de los sistemas fotovoltaicos y, en segundo lugar, es imposible cubrir áreas tan grandes con equipos solares sin dañar el ecosistema. Pero el principio en sí es correcto. Es posible cubrir una misma área dispersando las instalaciones en los techos de los edificios, en las casas, a lo largo de los caminos, en áreas de terreno predeterminadas, etc. Además, en muchos países ya se asigna más del 1% de la tierra para la extracción, conversión, producción y transporte de energía. Y, dado que la mayor parte de esta energía no es renovable a la escala de la existencia humana, este tipo de producción de energía es mucho más dañina para el medio ambiente que los sistemas solares.
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