Radiación Solar: Diferencia entre Irradiancia, Irradiación y Hora Solar Pico (HSP)

Alfonso

hace 1 año · Actualizado hace 4 días

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Para dimensionar un sistema fotovoltaico no basta con saber 'cuántas horas hay luz'. No es lo mismo el sol de las 9:00 AM que el del mediodía. Aquí entra en juego la Radiación Solar y sus dos conceptos clave que a menudo se confunden: la Irradiancia (la potencia instantánea en W/m2) y la Irradiación (la energía total acumulada en Wh/m2).

Infografía explicativa sobre Horas Sol Pico (HSP). Izquierda: Gráfico comparando la curva de irradiancia solar diaria (azul) con el rectángulo de energía equivalente (HSP). Derecha: Mapa de radiación global mostrando la intensidad solar por zonas geográficas (rojo alta, azul baja)
No cuentes las horas de luz, cuenta las Horas Sol Pico (HSP): Este es el error más común. Aunque en verano el sol salga a las 7am y se ponga a las 9pm (Curva Azul), la energía real útil se comprime matemáticamente en las **HSP** (Rectángulo Naranja). Un panel de 400W solo te dará 400W durante esas horas teóricas. Además, tu ubicación geográfica manda

En esta guía aprenderemos a distinguir estos términos y a utilizar las Horas Sol Pico (HSP), el dato imprescindible para saber cuántos paneles necesitamos según si vivimos en España, México o Argentina.

El correcto cálculo de las instalaciones fotovoltaicas, depende en gran medida de una comprensión profunda de la radiación solar y de cómo se distribuye en la superficie terrestre. A través de estos conceptos es posible dimensionar adecuadamente los sistemas fotovoltaicos para maximizar su rendimiento.

La radiación solar no es un valor constante, sino una variable dinámica influenciada por múltiples factores geográficos, climáticos y temporales. Ignorar esta complejidad conduce inevitablemente a errores de dimensionamiento que comprometen la viabilidad técnica y económica del proyecto.

Dimensionar mediante aproximaciones o utilizando promedios genéricos constituye un error con alto costo económico. Será necesario analizar el recurso solar exacto de la ubicación, utilizando bases de datos meteorológicas como PVGIS o NASA POWER.

Contenidos
  1. Fundamentos: Potencia (W/m2) vs Energía (Wh/m2)
  2. Las Horas Sol Pico (HSP): La Unidad de Cálculo
  3. Cómo Obtener los Datos de Radiación (PVGIS / NASA Power)

Fundamentos: Potencia (W/m2) vs Energía (Wh/m2)

La irradiancia, la irradiación y las horas solar pico son conceptos interrelacionados que describen la cantidad y la intensidad de la radiación solar que llega a la Tierra.

Irradiancia o Potencia de la Radiación Solar

La irradiancia I se refiere a la cantidad de potencia solar recibida por unidad de área en la superficie terrestre, generalmente expresada en W/m2. Evidentemente dependerá de la hora del día, siendo su valor máximo aproximadamente a las 12 del mediodía.

Este parámetro es fundamental para evaluar la intensidad de la radiación solar en un momento específico y en un lugar determinado.

Según se observa en la siguiente gráfica, la irradiancia I es nula por la noche, y va aumentando desde que amanece hasta llegar a su valor máximo sobre las 12 del mediodía, para volver a disminuir hasta hacerse nula cuando anochece.

Gráfico de la Irradiancia en función de las horas del día

Irradiación o Energía de la Radiación Solar

La irradiación G es la cantidad de energía solar recibida por unidad de área durante un período de tiempo específico, generalmente expresada en Wh/m2. A diferencia de la irradiancia, que mide la potencia instantánea, la irradiación se refiere a la energía acumulada a lo largo del tiempo.

La irradiación G de una zona geográfica se puede consultar en tablas o en páginas web. Como cada día del año cambia la irradiación del sol, en las tablas se da la irradiación G para cada mes del año. Para la irradiación mensual se hace la media de las irradiaciones de todos los días de ese mes.

Además, la irradiación G dependerá del ángulo de inclinación β que tenga el panel fotovoltaico. Los ángulos típicos son 0°, 30°, 45° y 60°, pero en la web se puede encontrar para cualquier ángulo.

Por ejemplo, si queremos saber cómo calcular la radiación solar para una zona como Alicante, solo tendríamos que tomar el dato correspondiente de irradiación (Wh/m2) de la siguiente tabla:

Irradiación ALICANTE (Wh/m²)
MES G(0) G(30) G(45) G(60)
Enero 2310 3700 4100 4260
Febrero 3080 4340 4630 4650
Marzo 4340 5300 5370 5140
Abril 5260 5630 5380 4860
Mayo 6350 6210 5680 4870
Junio 6880 6450 5770 4810
Julio 6900 6600 5950 5010
Agosto 6090 6300 5920 5230
Septiembre 4930 5760 5720 5360
Octubre 3710 4990 5240 5180
Noviembre 2380 3580 3910 4010
Diciembre 2070 3450 3870 4070
Año 4530 5200 5130 4790
Ejemplo de irradiación solar en Alicante

Así, para el mes de Julio, en Alicante, y para inclinación de panel de 30°, se obtendría una energía de radiación solar de G = 6600 Wh/m2. Si el cálculo es para un uso de varios meses, como por ejemplo, junio, julio y agosto, se haría la media de las 3 irradiaciones (media de G = 6450, 6600 y 6300 Wh/m2).

Las Horas Sol Pico (HSP): La Unidad de Cálculo

Las horas sol pico (HPS) representan el número de horas en un día durante las cuales la irradiancia solar alcanza un nivel estándar de 1.000 W/m².

Este concepto es imprescindible para el dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos, ya que proporciona una medida de la energía solar disponible en una ubicación determinada.

Entonces, como tiempo t = Energía E / Potencia P, las horas de sol pico se calculan dividiendo la irradiación diaria total (energía de la radiación) por 1.000 W/m² (potencia de la radiación).

Fórmula de las Horas de Pico Solar que relaciona la irradiación y la irradiancia

donde:

G = irradiación para la zona geográfica, Wh/m2

I = irradiancia media diaria de la hora solar pico, 1000 W/m2 (condiciones estándar)

A pesar de la fluctuación de la irradiancia solar I a lo largo del día, se adopta un valor constante de 1000 W/m² como referencia. Así, las horas de sol pico obtenidas serán las horas en las que la irradiancia es igual a ese valor estándar.

Ejemplo: Si en una instalación en Alicante, estimamos una irradiación media anual de G = 5,2 kWh/m2, calcular las horas de pico solar media anuales.

Las horas solar pico media anuales serán:

Ejemplo de cálculo de las Horas Pico Solar en Alicante

Cómo Obtener los Datos de Radiación (PVGIS / NASA Power)

Para dimensionar correctamente una instalación fotovoltaica, no basta con saber que en nuestra zona "hace mucho sol". Necesitamos datos precisos de irradiación solar para calcular cuántos kWh producirán nuestros paneles cada mes.

Las 2 herramientas gratuitas más fiables y utilizadas por profesionales a nivel mundial son PVGIS y NASA Power.

PVGIS: El Estándar para Europa y África

El PVGIS (Photovoltaic Geographical Information System) es una herramienta desarrollada por la Comisión Europea. Aunque hoy ofrece datos globales, su precisión en Europa y África es excepcional gracias al uso de satélites meteorológicos de alta resolución.

Para obtener los datos en PVGIS seguir los siguientes pasos:

  1. Enlace oficial: https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/es/
  2. Ubicación: pinchar sobre el mapa en la ubicación exacta o introducir la dirección o coordenadas exactas debajo del mapa.
  3. Esquema: buscar la pestaña "FV conectada a red" o "FV autónomo" según el caso.
  4. Base de datos: seleccionar el "SARAH3" (el más actualizado para Europa).
  5. Tecnología FV: si los paneles son los estándar (los azules o negros de toda la vida), dejar seleccionada la opción "Silicio cristalino".
  6. Potencia pico (kWp): introducir la potencia total de la instalación. Ejemplo: si tenemos 10 paneles de 450W, tenemos 4.500W totales. Debemos poner 4.5 (siempre en kilovatios).
  7. Pérdidas del sistema: PVGIS pone un 14% por defecto. Si no somos expertos, se puede dejar así; es un valor muy realista que cuenta el calor, la suciedad y las pérdidas de los cables.
  8. Posición de montaje: eligir "En edificio" si están sobre el tejado.
  9. Inclinación (grados): poner los grados que tiene el tejado respecto al suelo (lo normal en España son entre 20° y 35°). Si no lo sabemos, marcar la casilla "Optimizar inclinación".
  10. Azimut (orientación): indicar hacia dónde miran las placas: 0° es Sur (lo ideal), -90° es Este, 90° es Oeste y 180° es Norte.
  11. Configuración: si se desconocen la inclinación de los paneles y el Azimut, se puede marcar la casilla "Optimizar inclinación y azimut".
  12. Calcular: hacer clic en el botón "Visualizar resultados" para obtener un informe detallado con la Irradiación Media Mensual y la producción estimada del sistema.

NASA Power: La Solución Global y para LATAM

Para proyectos en Latinoamérica o zonas donde PVGIS pueda tener menos cobertura, la base de datos NASA Power (Prediction of Worldwide Energy Resources) es la referencia. Proporciona datos climáticos y de radiación basados en más de 30 años de observaciones satelitales.

Para obtener los datos en NASA Power seguir los siguientes pasos:

  1. Acceder al portal: power.larc.nasa.gov
  2. Seleccionar “Visor de Datos de Acceso (DAV)”
  3. Definir la ubicación:
    • Usar coordenadas geográficas (latitud y longitud) de la instalación.
    • Se puede hacer clic directamente en el mapa o también obtenerlas con Google Maps e introducirlas en el menú “Punto único”
  4. Comunidad de usuarios: seleccionar, por ejemplo, “Energía renovable”
  5. Nivel temporal: seleccionar, por ejemplo, “Mensual y anual”
  6. Extensión de tiempo: indicar las fechas de inicio y fin para las que se necesitan datos (pueden ser históricos o proyectados)
  7. Elegir parámetros climáticos relevantes:
    Seleccionar:
    • Radiación solar (parámetro: “All Sky Surface Shortwave Download Irradiance” para irradiación global horizontal; parámetro: “All Sky Insolation Clearness Index” para un tejado inclinado, etc.).
    • Temperatura (por ejemplo “Temperature at 2 Meters” para temperatura del aire a 2 metros).
    • Viento (por ejemplo “Wind Speed at 10 Meters” para velocidad del viento a 10 metros, opcional para estimar rendimiento).
  8. Descargar los datos:
    Elegir el formato de salida (CSV, JSON, etc.) y descargar el archivo.
  9. Consultar la documentación:
    En la sección “Documentation” se encuentran guías y ejemplos.

Parámetros Críticos que Debemos Buscar

Independientemente de la herramienta que se use, debemos fijarnos siempre en estos valores:

● HSP (Horas de Sol Pico): es el valor numérico de la radiación diaria en kWh/m2. Si nuestra zona tiene 5 HSP, significa que nuestros paneles producirán como si recibieran 5 horas de sol "perfecto" a 1.000 W/m2.

● Irradiación en el plano inclinado (Gi): debemos asegurarnos de obtener los datos para la inclinación real que tendrán nuestros paneles, no solo la radiación en superficie horizontal.

● Pérdidas estimadas: herramientas como PVGIS te permiten restar un porcentaje (normalmente un 14%) por pérdidas en cables, polvo y eficiencia del inversor.

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Alfonso

Ingeniero Técnico Industrial especializado en Electricidad. Miembro del cuerpo de profesores de Formación Profesional (FP) con 26 años de trayectoria docente.

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