Mapa de radiación solar en Colombia
1.1. Resumen
En el siguiente artículo vamos a conocer el mapa de radiación solar en Colombia y su importancia para diferentes actividades económicas nacionales, presentaremos las tablas horarias mensuales multianuales para las principales ciudades del país y el promedio anual para las diferentes regiones del territorio colombiano.
La radiación solar es el insumo básico para los sistemas fotovoltaicos, fototérmicos y arquitectura bioclimática, conocer sus aspectos teóricos y técnicos es fundamental para entender el funcionamiento de la generación eléctrica, térmica o lumínica a partir del Sol y lograr la experiencia necesaria para un correcto dimensionado y puesta en marcha de nuestros proyectos. Empecemos.
1.2. El potencial de la energía solar en Colombia
Toda la energía que consume la humanidad en un año, la produce el sol en poco mas de media hora. Por otro lado, sabemos que se necesitarían 500.000 km2 de superficie terrestre para abastecer toda la demanda mundial de energía (no solo de electricidad) para el año 2030, asumiendo una eficiencia del 20% en los paneles fotovoltaicos y 2000 horas anuales de exposición solar. En otras palabras, la humanidad podría entrar en una nueva era donde la quema de combustibles fósiles sólo sea un recuerdo del pasado.
Dada su ubicación geográfica Colombia es un país rico en el recurso solar.
Las zonas que reciben mayor intensidad de radiación solar global en Colombia, superiores a los 4,5 KWh/m2 por día son: la región Caribe, las islas de San Andrés y Providencia, amplios sectores de Vichada, Arauca, Casanare, Meta, el norte y oriente de Antioquia, el norte y centro norte de Santander, el suroriente de Santander, el centro y norte de Boyacá, el norte de Cundinamarca, el sur y oriente del Tolima, el norte del Huila, la zona que se inicia al centro del Cauca, atraviesa el Valle del Cauca de sur a norte y llega hasta el eje cafetero y el sector del norte de Nariño.
Los valores mas altos (superiores a los 5,5 KWh/m2 por día) se presentan en sectores de La Guajira y en el norte de Atlántico, Bolívar y Magdalena.
Las zonas con menor intensidad de radiación solar en Colombia, con promedios inferiores a los 3,5 KWh/m2 por día, se presentan en amplios sectores del Chocó, occidente de Putumayo y Valle del cauca, suroriente de Cauca, oriente de Nariño y muy pequeños sectores de Cundinamarca, Caquetá y Santander.
Irradiación global horizontal medio diario anual
Durante el 19.º Congreso de Asociación Nacional de Empresas de Servicios Públicos y Comunicaciones (Andesco) en 2017, el Ministro de Minas y Energía del país, Germán Arce Zapata, declaró que Colombia tiene un potencial de 42 gigavatios de energía eléctrica a partir de la generación fotovoltaica.
Según el ministro, con este potencial de la solar (42 gigavatios) junto con el potencial de la hidroeléctrica (56 gigavatios) y la eólica (15 megavatios), se podría asegurar la casi totalidad de la demanda de electricidad del país, pues sabemos que la hidroeléctrica ya cubre un 70% de ella.
Nos encontramos pues ante una gran oportunidad, ya que actualmente (2021) la generación fotovoltaica en Colombia no llega al 1% de la demanda eléctrica del país.
1.3. Utilidad del mapa de radiación solar en Colombia
El atlas de la radiación solar en Colombia es un documento de referencia que contribuye al conocimiento de la disponibilidad de este recurso renovable en el país y facilita la identificación de regiones estratégicas donde es mas adecuada la utilización de la energía solar para la solución de las necesidades energéticas de la población.
El conocimiento de la disponibilidad del recurso solar facilita su aprovechamiento adecuado mediante el uso de sistemas y tecnologías que lo transforman en diversas formas de energía útil como:
Sistemas fotovoltaicos destinados al abastecimiento de energía eléctrica, con el fin de satisfacer los requerimientos de iluminación, comunicaciones, bombeo de agua, señalización y de todas las formas en que pueda utilizarse la electricidad.
Sistemas térmicos destinados al abastecimiento de calor para la destilación de líquidos a nivel industrial, el calentamiento de agua, la climatización de piscinas, la cocción de alimentos en hornos y estufas solares, el secado de productos agrícolas, la climatización de edificaciones con tecnologías fuentes de confort térmico y también para la producción de calor en las llamadas huertas solares generadoras de electricidad.
Diseño de construcciones bioclimáticas e iluminación pasiva de edificaciones.
Fuente directa para la producción de biomasa destinada a la producción de alimentos y agrocombustibles.
Entre otras diversas formas de energía útil en todos los niveles del quehacer nacional.
1.4. Que es el mapa de radiación solar en Colombia
El Atlas de Radiación Solar, Ultravioleta y Ozono de Colombia es un conjunto de mapas donde se representa la distribución espacial del potencial energético solar del país. Allí encontramos datos como:
- Irradiación global horizontal
- Brillo solar
- Días sin brillo solar
- Radiación ultravioleta
- Columna total de ozono
Desde el año 2002 y hasta el año 2015 el IDEAM y la UPME han venido trabajando en la tercera edición del atlas, como fruto de su esfuerzo han publicado dos versiones impresas del atlas y han puesto en línea un sitio web donde se pueden consultar fácilmente los datos obtenidos.
3.1. Los Atlas de 1993 y 2005
El primer Atlas de radiación solar para Colombia fue publicado por el INEA-HIMAT en el año de 1993. Para la elaboración de esta primera versión del Atlas se empleó la información recopilada por el IDEAM durante el periodo 1980-1990, en 203 estaciones distribuidas en todo el país.
En 2005 el IDEAM publicó la segunda edición del Atlas, esto fue posible gracias a un convenio entre el IDEAM y la UPME suscrito en el 2002. Esta colaboración ha facilitó el cumplimiento de la normativa vigente en la materia, concretamente en lo que se refiere a la Ley 697 de 2001, que fomenta el uso racional y eficiente de la energía y promueve la utilización de energías alternativas, y el desarrollo del Decreto 3683 de 2003, referente al inventario de fuentes de energías alternativas convencionales y no convencionales.
Para la elaboración de la segunda edición del Atlas se contó, además de los datos del primer Atlas, con información de cerca de 600 estaciones con información del periodo 1991-2002.
3.2. El Atlas de 2015, la tercera y última edición
El Atlas de radiación solar global, brillo solar, radiación ultravioleta y columna total de ozono de Colombia es una actualización de la última versión del Atlas publicado por el IDEAM en el año 2005.
Inicialmente se realizó un convenio entre el IDEAM y la Fundación Universitaria los Libertadores, cuya actividad inicial fue la primera jornada de calibración de instrumentos radiométricos, realizada en julio de 2012 en Bogotá, utilizando con referencia un pirheliómetro de Cavidad Absoluta de primer orden de precisión, calibrado en el Centro Mundial de Radiación Solar de Davos Suiza.
Posteriormente en agosto del 2013, se realizó en Cartagena la segunda jornada de calibración, en un evento organizado por el IDEAM y la Fundación Universitaria Los Libertadores, con el apoyo económico de la UPME y la participación de distintas entidades que miden la radiación global en el país.
Por otro lado, el IDEAM ha venido trabajando con la UPME desde los dos últimos decenios, en la elaboración de inventarios de los recursos renovables, uniendo esfuerzos técnicos y logísticos, así como recursos económicos para lograr la publicación de los Atlas nacionales de disponibilidad de las potencialidades de energía solar (2005), eólica (2006), biomasa (2010) e hidroenergía (2015).
La tercera y mas reciente edición del Atlas es el resultado del trabajo conjunto entre el IDEAM, la UPME, la Fundación universitaria los libertadores, las entidades que amablemente suministraron su información de radiación global (Cenicaña, Cenicafé, CAR, Universidad Distrital, Fedearroz), los técnicos evaluadores de gráficas, los expertos en modelación y validación de información, los técnicos que participaron en la calibración de los sensores de radiación y de otras personas que contribuyeron a realizar diversas actividades en la elaboración del Atlas.
La tercera edición del Atlas además de la versión impresa y digital, puso a disposición del público un sitio web donde se pueden consultar fácilmente los datos de irradiación global horizontal, brillo solar, días sin brillo solar, radiación ultravioleta y columna total de ozono, conocido como Atlas interactivo.
4.1. Promedio mensual multianual por ciudad
Si quisiéramos calcular la cantidad de energía que produce un módulo o arreglo fotovoltaico de determinada potencia y área ubicado en alguna de las ciudades principales de Colombia durante un intervalo horario para cualquier mes del año, lo podemos hacer por medio de las tablas suministradas por el Ideam.
En el sitio web del Atlas interactivo podemos descargar las tablas de irradiación solar para 23 ciudades: Armenia, Barranquilla, Bogotá, Cali, Cúcuta, Florencia, Ibagué, Manizales, Medellín, Mocoa, Montería, Pasto, Pereira, Providencia, Puerto Inírida, Riohacha, San Andrés, San José del Guaviare, Santa Marta, Sincelejo, Valledupar, Villavicencio y Yopal.
Si quisiéramos el dato para otro lugar, en el mapa podemos obtener un promedio diario para todas las zonas del territorio nacional.
La radiación global
En la figura 1 se presenta el mapa con el promedio anual multianual de la irradiación global recibida en superficie sobre el territorio colombiano, junto con los histogramas para las principales ciudades del país. El valor de la energía corresponde al valor agregado de los KWh que en promedio inciden durante el día sobre un metro cuadrado, expresado en KWh/m2 por día.
En el mapa se observan los promedios mas altos en la región Caribe y en amplios sectores de la Orinoquía, mientras que los menores se dan hacia el occidente y suroccidente del país y en algunos sectores aislados de las tres cordilleras.
Colombia debido a su posición geográfica es favorecida con una gran disponibilidad del recurso solar.
Las zonas que reciben mayor intensidad de radiación solar global en Colombia, superiores a los 4,5 KWh/m2 por día son: la región Caribe, las islas de San Andrés y Providencia, amplios sectores de Vichada, Arauca, Casanare, Meta, el norte y oriente de Antioquia, el norte y centro norte de Santander, el suroriente de Santander, el centro y norte de Boyacá, el norte de Cundinamarca, el sur y oriente del Tolima, el norte del Huila, la zona que se inicia al centro del Cauca, atraviesa el Valle del Cauca de sur a norte y llega hasta el eje cafetero y el sector del norte de Nariño.
Los valores mas altos (superiores a los 5,5 KWh/m2 por día) se presentan en sectores de La Guajira y en el norte de Atlántico, Bolívar y Magdalena.
Las zonas con menor intensidad de radiación solar en Colombia, con promedios inferiores a los 3,5 KWh/m2 por día, se presentan en amplios sectores del Chocó, occidente de Putumayo y Valle del cauca, suroriente de Cauca, oriente de Nariño y muy pequeños sectores de Cundinamarca, Caquetá y Santander.
4.2. Tablas mensuales multianuales horarias por ciudad
Veamos los valores promedio mensuales de irradiación solar por día (en Wh/m2 por día) para veintitrés ciudades colombianas, y también su promedio anual diario.
Cabe recordar que por medio de estos valores podemos calcular las hora solares pico y facilitar así el dimensionado de nuestros sistemas fotovoltaicos. Basta con dividir dicho valor entre mil, y el resultado lo obtendremos en horas. Ese valor en horas significa el número de horas del día en que tendremos una radiación de 1000w/m2, es decir el lapso de tiempo en que virtualmente nuestros módulos entregarán su potencia pico.
4.3. Los días sin brillo solar, su importancia para la energía solar
El Atlas interactivo también nos entrega el dato del número de días sin brillo solar, este dato es muy importante por cuanto facilita prever los días para cada mes del año en que no tendremos “Sol”. Lo cual es vital a la hora de dimensionar sistemas aislados que involucren el almacenamiento de energía, por ejemplo en regiones donde no llega la red eléctrica nacional.
Así mismo podemos visualizar para cada mes los días sin brillo solar situándonos en el menú y eligiendo: Días sin brillo solar > mapas nacionales mensuales.
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