Medir el Sol con precisión: los sensores solares “inteligentes”

El "efecto espejo": 

Para evaluar el rendimiento de un parque solar o planificar una instalación fotovoltaica (sistema que transforma la luz del sol en electricidad), es indispensable medir con precisión cuánta radiación llega al suelo. Para esto se utilizan radiómetros basados en celdas de silicio, una alternativa robusta y muy económica. Sin embargo, estos instrumentos sufren un problema bien conocido: cuando el Sol está inclinado en el cielo —al amanecer o al atardecer— registran menos luz de la que realmente incide.

Este desvío se vuelve notorio cuando el Sol supera los 50° de inclinación respecto de la vertical. Físicamente, el problema ocurre en la superficie del propio instrumento: en el límite exacto donde el aire se encuentra con el vidrio protector del sensor.

Para entenderlo, basta recordar una experiencia cotidiana: si miramos una ventana de frente, vemos claramente a través del cristal; pero si la miramos "al ras" o muy de costado, el cristal deja de parecer transparente y actúa casi como un espejo que refleja la luz. A partir de los 50°, esa reflexión en el vidrio crece de manera abrupta, haciendo que parte de la luz "rebote" hacia afuera. Al entrar menos luz al sensor de silicio del radiómetro, este genera menos corriente eléctrica de la que debería.

De las aproximaciones empíricas a las leyes de la física

Hasta ahora, para corregir esta pérdida de señal se usaban fórmulas empíricas o aproximaciones basadas en la experiencia práctica. El nuevo estudio —publicado en la prestigiosa revista internacional Solar Energy por científicos del Departamento Energía Solar de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN - CNEA/CONICET)— cambia las reglas del juego al proponer un modelo matemático basado estrictamente en la física de los materiales, de los dispositivos, y de la atmósfera.

El trabajo combina tres piezas fundamentales:

1. Un modelo óptico, que simula cómo viaja la luz a través de las distintas capas protectoras del sensor.
2. Un simulador de dispositivos electrónicos, que calcula cuánta corriente produce el sensor de silicio con esa luz.

3. Un modelo atmosférico, que contempla cómo cambia el "color" o espectro de la luz del Sol a medida que atraviesa capas de aire más gruesas durante el día.

"Los modelos nos permiten explicar el origen físico de lo que observamos y predecir qué sucedería si se modifican las variables", explica el Dr. Juan Plá, investigador principal del trabajo. "El poder de predicción de los modelos es crucial en términos totalmente generales (ejemplos concretos, el clima, la trayectoria de un vehículo espacial, la de los asteroides que pasan cerca de la Tierra, etc.). En nuestro caso, si están dados los datos básicos del sistema (materiales, dimensiones, etc.), es posible decir cuál va a ser su comportamiento angular sin hacer ninguna medición. Solo hay que hacer unos cuantos cálculos con la computadora".

Un desvío del 1 al 3 % que pesa en el bolsillo

Aunque una inexactitud en la medición a primera hora de la mañana o a última hora de la tarde parezca menor, los investigadores estiman que este efecto introduce un error de entre el 1 % y el 3 % en la estimación anual de energía. En grandes parques solares que operan durante 20 o 30 años, esa diferencia porcentual representa sumas de dinero significativas para la evaluación financiera y el mantenimiento de las plantas.

Hacia sensores "inteligentes" y soberanía tecnológica

Las mediciones solares de máxima precisión se realizan con piranómetros de termopila, instrumentos cuya respuesta a la luz es "plana" y constante, pero cuyo costo es elevado. Los radiómetros de silicio fabricados en la CNEA son mucho más accesibles, pero sensibles a los cambios en el color de la luz solar según las distintas condiciones de la atmósfera.

Para cerrar esa brecha, el equipo colabora con el Grupo de Estudio de la Radiación Solar (GERSolar) de la Universidad Nacional de Luján (UNLu) para dotar a los sensores locales de constantes de calibración dinámicas e inteligentes. La idea es que el sensor "sepa" si el día está nublado, despejado o con humedad, y ajuste automáticamente su lectura.

"Cuanto más sabemos de algo, más podemos aportar para solucionar los problemas del país sin depender de la voluntad política de otros", destaca Plá. "Saber fabricar y calibrar nuestros propios sensores deviene en independencia tecnológica, trabajo local y formación de profesionales que se quedan en el país".

Probado en el techo y con la mirada en el futuro

Para validar la teoría, el equipo comparó las simulaciones por computadora con los datos reales recopilados minuto a minuto por un radiómetro instalado desde noviembre de 2019 en la terraza del Edificio 42 del Centro Atómico Constituyentes de la CNEA. Como próximo paso, se plantean incorporar herramientas de electromagnetismo riguroso al modelo óptico para corregir las pequeñas diferencias restantes entre la simulación y las mediciones en campo.

La ciencia como camino

Detrás de este avance no hay solo ecuaciones o computadoras: hay curiosidad, esa necesidad básica de preguntar por qué las cosas funcionan como funcionan. ¿Por qué un sensor pierde precisión cuando el Sol se inclina? Responder esa pregunta requirió volver a los cimientos de la física de la luz y la materia, demostrando que la ciencia básica no es un lujo abstracto, sino el cimiento indispensable sobre el cual se construyen las soluciones del mundo real.

Instalaciones propias en el Centro Atómico Constituyentes.

Radiómetro FV de CNEA.

Área de Comunicación Institucional y Prensa / INN (CNEA-CONICET)
Crédito foto:  Equipo de Investigación
08/10/2026
Contacto: inn.cnea.conicet@gmail.com

Artículo original: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S 0038092X26007334?dgcid=author