Un modelo matemático calcula la radiación solar recibida por un plano situado en cualquier tipo de entorno

Para un diseño adecuado de cualquier sistema de aprovechamiento de energía solar es esencial contar con información detallada de la radiación solar disponible sobre cada uno de los planos de captación. “La mayoría de los modelos desarrollados hasta la fecha no permitían obtener una estimación rigurosa del recurso solar, sobre todo si el plano de captación se encuentra situado en un entorno complejo, como puede ser el urbano, donde los posibles obstáculos pueden afectar tanto a la radiación directa como a la difusa”, explica la autora de la investigación.

El modelo que ha desarrollado en su tesis concatena una serie de modelos parciales, algunos ya existentes y otros de nuevo desarrollo, y ha prestado especial interés a la distribución angular de radiancia y a la descomposición de la radiación global en sus dos componentes: la radiación directa (procede directamente del disco solar) y la difusa (proviene del resto de la bóveda celeste y es la que, por ejemplo, nos permite poder ver en un día en el que el sol está cubierto por las nubes). Además, ha incorporado las calibraciones pertinentes para ajustar los modelos al cálculo en cortos intervalos de tiempo y en determinadas condiciones atmosféricas, como pueden ser las de Pamplona.

Para evaluar el comportamiento del modelo de cálculo, el trabajo se completó con la construcción de una plataforma de ensayos donde se podían colocar obstáculos de distintas orientaciones y elevaciones respecto a los planos de captación de la radiación solar. “Mediante diversos ensayos pudimos simular las condiciones de insolación —cantidad de energía en forma de radiación solar que llega a un lugar— de un sistema de aprovechamiento solar situado en un hipotético entorno complejo como es un entorno urbano”, señala Ana María Gracia; “en resumen, podemos evaluar, en períodos cortos de tiempo y de forma más precisa que con otras metodologías, el recurso global solar disponible sobre cualquier plano de captación situado en un entorno complejo”.

Proyecto INNOVATIC

Este modelo de cálculo ya ha sido aplicado en el proyecto Innovatic coordinado por investigadores del Departamento de Proyectos e Ingeniería Rural de la UPNA y en colaboración con diversas entidades y empresas. Se trata del desarrollo de una aplicación informática denominada HeliosGIS, que permite conocer con mayor precisión la radiación del sol disponible en cualquier terreno. Para ello, el programa descompone la radiación global en sus dos componentes (difusa y directa) y describe de una manera más detallada que otras metodologías el origen de la componente difusa. Además, gracias al análisis de la intervisibilidad, muestra cómo los distintos obstáculos (otros edificios, tejados, orientación geográfica, etc.) afectan a la cantidad radiación solar, tanto directa como difusa, que reciben los planos de captación.

Este programa facilitará la labor de los técnicos a la hora de evaluar los emplazamientos más útiles para el mejor aprovechamiento de la energía solar, aunque entre los usuarios potenciales se encuentran también instaladores de aprovechamiento solar térmico o fotovoltaico, estudios de arquitectura, planificadores urbanísticos y agencias energéticas.

Ana María Gracia Amillo, ingeniera agrónoma por la UPNA, obtuvo en 2006 una beca de formación y especialización de técnicos del Departamento de Industria del Gobierno de Navarra, lo que le permitió su formación en el Departamento de Proyectos e Ingeniería Rural del citado centro. Posteriormente trabajó como colaboradora de proyecto en el citado proyecto INNOVATIC. Asimismo, es coautora de artículos en varias publicaciones científicas, ha participado en dos proyectos internacionales relacionados con la gestión y aprovechamiento del recurso solar y en diversos congresos nacionales e internacionales. Su tesis doctoral, “Distribución angular de radiancia en la bóveda celeste. Aplicación en el cálculo de radicación solar en planos situados en entornos complejos”, ha sido dirigida por el catedrático José Luis Torres Escribano, del Departamento de Proyectos e Ingeniería Rural de la UPNA, y ha obtenido la calificación de sobresaliente cum laude.