Solar angles and their importance for the design of Photovoltaic Systems
La inclinación y dirección de los paneles solares fotovoltaicos es un parámetro de gran importancia, pues esto influye directamente en la cantidad de luz solar que se aprovecha durante el día, y por lo tanto, en la cantidad de energía eléctrica que se genera. Debido a esto y a que el aprovechamiento del recurso solar se debe hacer de una forma adecuada para lograr la mayor eficiencia en los módulos fotovoltaicos, en este blog hablaremos sobre la importancia del estudio e implementación tanto de los ángulos solares como de la inclinación y orientación de los sistemas solares.
Solar angles and their importance for the design of Photovoltaic Systems
La posición del sol en cielo, desde cualquier ubicación en la tierra puede ser ubicada usando los ángulos solares. Sin embargo, para describir estos ángulos es necesario conocer los siguientes conceptos importantes:
Latitud (φ): Mide el ángulo entre cualquier punto y el ecuador. Las líneas de latitud son círculos paralelos al ecuador en la superficie de la Tierra.
Longitud (L): Es la distancia entre un punto cualquiera y el Meridiano de Greenwich, medida sobre el paralelo que pasa por dicho punto.
Ángulos Solares
Altitud Solar (αs): La altitud solar es el ángulo formado por los rayos solares dirigidos al centro de la bóveda celeste y el plano horizontal; se mide a partir del plano del horizonte hacia al zenit de 0° a 90°.
Ángulo Cenital (θz): El ángulo entre la vertical y la línea al sol, es decir, el ángulo de incidencia de la radiación del haz en una superficie horizontal. El ángulo de elevación más el ángulo cenital forma un ángulo de 90 grados.
Ángulo Azimutal (ϒ): Es el ángulo que forma el sol y el Norte, medido en sentido de rotación de las agujas de un reloj alrededor del horizonte del observador. El ángulo de acimut es la dirección de la brújula que señala de donde proviene la luz del sol. El ángulo de acimut varía durante todo el día. Además, este ángulo varía con la latitud y la época del año.
Ángulo Horario (ω): El ángulo horario convierte la hora solar local (LST) en el número de grados que el sol se mueve a través del cielo. Por definición, el ángulo horario es 0° al mediodía solar. Dado que la Tierra gira 15° por hora, cada hora del mediodía solar corresponde a un movimiento angular del sol en el cielo de 15°. Por la mañana el ángulo horario es negativo, por la tarde el ángulo horario es positivo.
Ángulo de Incidencia (θ): Este ángulo depende de la posición del sol en relación con una determinada posición de la superficie terrestre en un determinado momento del año. Un panel solar fotovoltaico puede ocupar cualquier posición sobre la superficie terrestre, lo que hace que el ángulo de incidencia cambie notablemente. Algunos factores que hacen cambiar este ángulo son: La declinación, la latitud geográfica, inclinación, orientación (arquitectura) y el ángulo horario.
La radiación solar que llega a las placas solares colocadas perpendicularmente a la dirección de propagación de la radiación solar, será siempre mayor que si esa misma placa se coloca con un ángulo diferente a ese óptimo perpendicular a la radiación.
Orientación e inclinación de los paneles solares fotovoltaicos
La radiación solar en una superficie perpendicular a la dirección de propagación de la radiación solar es siempre mayor que si la misma superficie la colocamos en cualquier otra posición. Al variar el azimut y la altura solar a lo largo del día y del año, lógicamente el ángulo de incidencia de radiación óptimo no es siempre constante. La única situación donde eso ocurriría sería con un sistema que varíe la inclinación y orientación constantemente, como lo hace un seguidor solar.
Para considerar si una determinada superficie ya existente (un tejado, techo, superficie, etc.) es apta para su uso solar, es necesario conocer la radiación solar incidente sobre dicha superficie. La orientación e inclinación de los paneles fotovoltaicos depende de la latitud del lugar en el que nos encontramos. La orientación óptima de los paneles podrá ser sur o norte (siempre apuntando hacia el ecuador) y la inclinación óptima dependerá de la latitud del lugar, de la época del año en que se quiere utilizar.
