Comprendre la radiació solar i la seva variació entre l'estiu i l'hivern és fonamental per avaluar-ne la repercussió en el clima terrestre i en l'eficiència dels sistemes energètics, especialment els panells solars. Cada any, les estacions comporten diferents nivells de llum, intensitat solar i temperatures, cosa que repercuteix directament en la quantitat d'energia rebuda i aprofitada tant a nivell climàtic com en el consum energètic domèstic i empresarial.
L‟impacte d‟aquestes variacions va més enllà dels números de producció elèctrica: afecta l‟equilibri tèrmic de l‟atmosfera, els cicles d‟aigua, l‟agricultura i la salut humana. A més, conèixer com es comporta la radiació solar a cada estació permet optimitzar instal·lacions fotovoltaiques, adoptar millors hàbits de protecció solar i anticipar canvis energètics i climàtics.
Per què la radiació solar varia al llarg de l'any?
La radiació solar que arriba a la superfície terrestre no es manté constant en el temps, sinó que fluctua segons l'estació de l'any i la posició del planeta. Aquesta variabilitat es deu principalment a la inclinació de l'eix terrestre respecte a l'òrbita que descriu la Terra al voltant del Sol. Quan l'hemisferi nord s'inclina cap al Sol (al voltant de juny), rep els raigs de manera més directa durant més hores, donant lloc a l'estiu. En canvi, durant l'hivern, la inclinació és oposada i el sol apareix més baix a l'horitzó, resultant en menys hores de llum i una radiació solar més tènue.
No és que el planeta estigui gaire més a prop o més lluny del Sol a l'estiu o l'hivern, com de vegades es pensa, sinó que és l'orientació dels raigs solars la que canvia, afectant així la intensitat i durada de la insolació. Aquest fenomen explica les diferències de temperatura, llum i calor a les diferents èpoques de l'any.
Característiques de la radiació solar a l'estiu i l'hivern
La radiació solar a l'estiu sol ser més intensa, amb els raigs solars impactant de manera perpendicular i directa sobre la superfície. Això es tradueix en més hores de llum diürna, temperatures més elevades i més radiació total rebuda per metre quadrat. A hivern, els raigs solars incideixen en un angle més oblic, travessen més atmosfera i generen menys calor i energia, coincidint amb dies més curts.
A més, la trajectòria del sol varia, estant molt més baixa a l'horitzó hivernal, la qual cosa influeix en la durada de la llum solar i en la quantitat de radiació absorbida per la superfície terrestre. El resultat és una diferència marcada entre l'estiu i l'hivern en termes de radiació i temperatures.
Factors que afecten la radiació solar i el seu aprofitament
- Hores de llum diürna: A l'estiu, els dies poden superar les 15 hores de llum, mentre que a l'hivern es poden reduir a 8-10 hores, depenent de la latitud.
- Inclinació dels raigs solars: La perpendicularitat dels raigs a l'estiu afavoreix una absorció d'energia més gran, mentre que la inclinació a l'hivern redueix la intensitat.
- Condicions atmosfèriques: La presència de núvols, boires, pluja o neu pot reduir significativament la radiació directa i fomentar la difusió de la llum i afectar l'energia rebuda.
- Temperatura ambiental: Encara que sembli contradictori, els panells solars fotovoltaics treballen amb més eficiència a baixes temperatures, ja que lexcés de calor pot disminuir el rendiment dels materials semiconductors.
- Ubicació geogràfica: Les latituds més properes a l'equador reben més radiació anual, però també hi influeix l'altitud i el clima local.
Impacte en l'eficiència i el rendiment energètic dels panells solars
És un mite pensar que els panells solars només funcionen bé a l'estiu. En realitat, el seu funcionament depèn de la radiació solar rebuda i no de la calor ambient. Els mòduls fotovoltaics poden produir energia fins i tot en els mesos més freds, sempre que hi hagi llum solar present, encara que la producció total disminueixi degut a la menor durada de la jornada solar.
En estiu, la major intensitat i durada de la radiació facilita una producció energètica més alta, encara que les altes temperatures poden reduir una mica l'eficiència: per cada grau que el panell supera els 25 °C, el seu rendiment es pot veure reduït fins a un 0,44%. Tot i això, els llargs dies compensen aquesta pèrdua.
Per contra, en hivern, encara que hi ha menys hores de llum i més probabilitats de nuvolositat, la baixa temperatura afavoreix que els mòduls solars funcionin amb una major eficiència per cada unitat de llum captada. Fins i tot amb una insolació diària menor, s'aprofita millor l'energia disponible.
Dades reals de producció energètica: comparació estacional
Per il·lustrar aquestes diferències, es poden analitzar dades reals d'instal·lacions fotovoltaiques com la registrada a Almeria, on un sistema de 5,20 kWp (kilowatts bec) va mostrar les següents xifres anuals de generació durant el període de desembre de 2022 a novembre de 2023:
| MES | PRODUCCIÓ (kWh) |
|---|---|
| desembre 2022 | 425,13 |
| Gener 2023 | 581,24 |
| Febrer 2023 | 512,33 |
| Març 2023 | 865,90 |
| Abril 2023 | 905,34 |
| maig 2023 | 791,91 |
| Juny 2023 | 856,43 |
| Juliol 2023 | 835,15 |
| Agost 2023 | 804,55 |
| Setembre 2023 | 672,76 |
| Octubre 2023 | 648,15 |
| Novembre 2023 | 506,99 |
Com s'aprecia, la producció energètica augmenta notablement des de març fins a l'agost, coincidint amb primavera i estiu, mentre que els mesos d'hivern presenten xifres sensiblement inferiors.
| ESTACIÓ | PRODUCCIÓ (kWh) |
|---|---|
| Primavera | 2.563,15 |
| Estiu | 2.496,13 |
| tardor | 1.827,90 |
| hivern | 1.518,70 |
És interessant observar que encara que l'estiu i la primavera lideren en generació d'energia, l'eficiència dels panells pot ser superior durant els mesos freds, ja que no pateixen pèrdues tèrmiques i disposen de condicions més estables per als materials electrònics.
Rendiment i eficiència dels panells solars a l'hivern
Contràriament al que molts poden pensar, lhivern no és sinònim de baixa producció o ineficiència solar. Si bé hi ha menys hores de sol i més presència de núvols o boires, els panells fotovoltaics estan dissenyats per aprofitar tant la llum directa com la difusa, generant electricitat fins i tot en dies ennuvolats.
De fet, les baixes temperatures poden ser una aliada: els materials semiconductors dels panells solars treballen millor en fred, permetent una conversió més eficient de la llum solar en electricitat. La calor excessiva, en canvi, pot degradar el rendiment dels mòduls i reduir-ne la vida útil.
En condicions de neu, si els panells estan nets i clars, poden rebre fins i tot llum reflectida, incrementant lleugerament la captació solar.
Comparativa d'eficiència: estiu versus hivern
Si comparem la producció d‟energia d‟una instal·lació donada, l‟hivern sol oferir entre el 20% i el 60% de la producció d‟un dia o estació de màxima irradiància solar. El cas concret depèn de la ubicació geogràfica, la inclinació dels plafons i les condicions meteorològiques.
Per exemple, al sud d'Espanya, una instal·lació pot arribar a produir a l'hivern prop del 60% de l'energia generada a la primavera o l'estiu, mentre que en llocs més septentrionals o amb més nuvolositat, el percentatge pot baixar.
A més, la eficiència per unitat de llum rebuda pot ser fins i tot més gran a l'hivern degut a la menor temperatura ambiental, que optimitza el comportament dels semiconductors i minimitza les pèrdues tèrmiques.
El paper de l'orientació, la inclinació i el manteniment
Ajustar correctament l'orientació i la inclinació dels panells solars resulta clau per maximitzar l'aprofitament de la radiació a les dues estacions. Durant l'hivern, és recomanable augmentar la inclinació per capturar millor els raigs solars que arriben més baixos a l'horitzó.
El manteniment regular és igual d'important: l'acumulació de neu, pols o brutícia pot reduir la producció fins a un 6,5%. Per això, la neteja després d'esdeveniments climàtics adversos és fonamental perquè els panells segueixin rendint al màxim.
Solucions tecnològiques i estratègies per optimitzar el rendiment
- Panells bifacials: Aprofiten la llum reflectida per la neu o l'entorn, incrementant-ne la captació en condicions desfavorables.
- Sistemes de seguiment solar: Permeten ajustar l'orientació dels plafons al llarg del dia i l'any i maximitzar l'exposició a la radiació.
- Sistemes d'emmagatzematge energètic: Acumulen l'energia generada en hores de màxima insolació per fer-la servir posteriorment, especialment útil a l'hivern i en dies ennuvolats.
- Inspecció i neteja automatitzada: Facilita l'eliminació de neu o brutícia sense riscs ni esforços addicionals.
Clima, radiació solar i el seu impacte a la societat i el medi ambient
La radiació solar no només afecta la producció d'energia elèctrica, sinó que és un factor central per al clima global, els cicles agrícoles i la salut humana. Una radiació més gran implica més evaporació, formació de núvols i fenòmens meteorològics, mentre que en els mesos de baixa insolació, poden donar-se hiverns més rigorosos i més necessitat de calefacció.
La exposició perllongada a la radiació solar intensa també pot ser perjudicial per a la pell, augmentant el risc de cremades, envelliment cutani i melanoma. Per aquest motiu, l'ús de protecció solar durant tot l'any és fonamental, ja que la radiació UV, UVA, infraroja i visible afecta la dermis fins i tot a l'hivern.
Mites i realitats sobre la radiació solar a l'hivern
S'ha difós la creença errònia que la radiació solar desapareix a l'hivern o que els panells solars deixen de funcionar eficaçment. Encara que la intensitat disminueix i els dies són més curts, sempre hi ha energia disponible per captar i convertir.
Una altra realitat és que la neu i la pluja poden ajudar a netejar els panells, millorant la seva eficiència, encara que també poden bloquejar temporalment la llum si s'acumulen a sobre de les plaques. La majoria d'instal·lacions modernes estan dissenyades amb prou inclinació per facilitar el lliscament de la neu i suportar condicions meteorològiques adverses.
Claus per mantenir un alt rendiment solar durant tot l´any
- Reviseu periòdicament l'estat i la neteja dels panells.
- Adapteu la inclinació segons l'estació i la ubicació geogràfica.
- Triar materials i tecnologies resistents a temperatures extremes i factors climatològics.
- Monitoritzar la producció i solucionar ràpidament qualsevol incidència per evitar pèrdues denergia.
Efectes climàtics i energètics de la radiació solar variable
La desigualtat a l'arribada de radiació solar a la Terra és fonamental per entendre els patrons climàtics. L'alternança d'estacions, vents, pluges i sequeres està relacionada íntimament amb el cicle solar i la quantitat d'energia rebuda.
A més, els sistemes energètics que aprofiten aquesta radiació, com els panells solars, juguen un paper cada cop més crític en la transició cap a models sostenibles, reduint les emissions i la dependència de combustibles fòssils.
La radiació solar, amb les seves variacions estacionals, no sols determina l'eficiència de les instal·lacions fotovoltaiques, sinó que modela el nostre clima, els nostres costums i el benestar dels ecosistemes i la societat. Apostar pel coneixement, la prevenció i la tecnologia és la millor manera de maximitzar els seus beneficis i prevenir-ne els riscos a cada estació de l'any.