Irradiación global horizontal

La irradiación global horizontal (GHI, por su sigla en inglés global horizontal irradiance) es la energía solar total que incide sobre una superficie plana orientada horizontalmente, por unidad de área y en un período dado. Se compone de dos aportes: la irradiación directa —la que llega en línea recta desde el disco solar— proyectada sobre el plano horizontal, y la irradiación difusa —la que llega dispersa por la atmósfera, las nubes y las partículas, desde toda la bóveda celeste—. La relación física habitual es GHI = DHI + DNI × cos(θz), donde DHI es la componente difusa horizontal, DNI la directa normal y θz el ángulo cenital del Sol; por eso, a igual recurso, la GHI baja cuando el Sol está bajo en el horizonte. La potencia instantánea se expresa en W/m² (irradiancia) y la energía acumulada en el tiempo en kWh/m² por día o por año (irradiación). La GHI es el indicador base del recurso solar porque describe justamente lo que recibe una superficie a nivel de suelo, y es la variable de referencia para paneles montados en planos cercanos a la horizontal, como buena parte de las cubiertas industriales.

En Chile, la fuente oficial del dato es el Explorador Solar del Ministerio de Energía, desarrollado por el Departamento de Geofísica (DGF) de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Entrega series de radiación global y directa modeladas a partir de satélite con una resolución espacial de 90 metros sobre todo el territorio continental e insular, para cualquier punto del país. La base metodológica se publicó en la revista Scientific Reports (2017) por Alejandra Molina, Mark Falvey y Roberto Rondanelli, y cubre el período satelital 2004–2016. En términos de magnitud, amplias zonas del norte de Chile superan los 2.500 kWh/m² de GHI al año, valores que ubican al desierto de Atacama entre los recursos solares más altos del planeta. El registro extremo lo aportó un estudio de la Universidad de Santiago (USACH) publicado en el Bulletin of the American Meteorological Society: en la meseta de Chajnantor, sobre los 5.000 metros de altura, se midió una irradiancia global horizontal media de 308 W/m² —equivalente a unos 2,7 MWh/m² al año—, la más alta medida a nivel mundial, con picos sobre 2.000 W/m² por el efecto de amplificación de las nubes.

Para una empresa que evalúa autoconsumo solar de hasta 300 kW bajo el régimen de NetBilling (Ley 21.118, que actualizó la Ley 20.571), la GHI del sitio es el primer insumo del dimensionamiento: determina cuánta energía puede generar cada kilowatt instalado y, por lo tanto, el tamaño de sistema que conviene, el factor de planta esperado y el período de retorno. A mayor GHI, más generación por panel y payback más corto, un contraste real dentro del país: una faena en el norte puede recibir del orden del doble de energía anual que una instalación equivalente en el sur. Como el autoconsumo busca cubrir el consumo propio y solo inyecta el excedente, cruzar la curva de GHI del lugar con la curva de demanda de la empresa permite estimar qué fracción de la cuenta eléctrica se desplaza y cómo se valoriza lo que se inyecta a la red de distribución. Es la cifra que sostiene cualquier estimación seria de generación antes de entrar al detalle de tarifas, orientación de techo y pérdidas del sistema.

Conviene evitar algunas confusiones frecuentes. Primero, irradiancia (potencia, W/m²) no es lo mismo que irradiación (energía acumulada, kWh/m²): la primera es una foto instantánea y la segunda es lo que suma el sitio en un día o un año, que es lo relevante para producción. Segundo, la GHI se mide sobre un plano horizontal, pero los paneles casi nunca van perfectamente horizontales; para el cálculo de generación se transpone la GHI al plano inclinado real de la instalación (POA), de modo que un techo bien orientado puede captar más energía que la GHI pura del lugar. Tercero, la GHI no equivale a la irradiación directa normal (DNI): la DNI —clave para tecnologías de concentración y seguidores— excluye la difusa y suele ser bastante mayor que la GHI en cielos muy limpios como los del altiplano, por lo que no deben usarse indistintamente. Y cuarto, un valor puntual alto de GHI no garantiza buen desempeño si no se consideran el sombreado local, la temperatura de operación de los módulos y la variabilidad estacional del recurso.