Declinación Solar

La declinación solar es el ángulo que se forma al mediodía solar entre la línea Tierra-Sol y el plano del ecuador terrestre. En el solsticio de invierno (22 de diciembre) alcanza un valor de -23,45º, mientras que en el solsticio de verano (22 de junio) es de 23,45º.

En instalaciones fijas, se suelen tomar los siguientes valores aproximados:

• Invierno: Declinación = Latitud + 10º
• Verano: Declinación = Latitud – 10º

Ejemplo para Valladolid: Verano 30º, Invierno 60º.

Radiación Solar

La radiación solar se compone de:

• Luz ultravioleta: 7% (muy energética)
• Luz visible: 47%
• Luz infrarroja: 46% (poco energética)

Las radiaciones que se aprovechan principalmente son las de la luz visible. Aproximadamente el 50% de la energía solar es reflejada por la atmósfera. A nivel del mar, la energía que llega a la Tierra es de aproximadamente 1000 W/m².

Parámetros de la Radiación Solar

Tipos de Radiación

• Radiación directa: Radiación que llega directamente del sol sin sufrir reflexión.
• Radiación difusa: Radiación que llega a la superficie terrestre después de ser reflejada por la atmósfera.
• Albedo (radiación reflejada): Radiación que procede de la reflexión de la radiación incidente sobre el entorno.

Energía Total Recibida

La energía total recibida se calcula como la suma de la radiación directa (b), la radiación difusa (d) y la radiación reflejada (r):

Energía total = b + d + r

Otros Parámetros

• Masa de aire: Espesor de la atmósfera terrestre que recorre la radiación solar directa, expresado como múltiplo del camino que recorrería en una dirección perpendicular a la superficie terrestre.
• Plano de la eclíptica: Plano que une el eje del sol con el eje de la Tierra. (Elevación + Distancia cenital = 90º)
• Irradiancia: Potencia o radiación incidente por unidad de superficie, indica la intensidad de radiación solar y se mide en W/m².
• Irradiación: Integración o suma de las irradiancias en un periodo de tiempo determinado (J/m²). 1 kWh = 3600 kJ, 1 Wh = 3600 Julios.

Utilización de la Energía Solar

Ventajas

• Fuente de energía inagotable.
• Disponible en cualquier ubicación geográfica.
• Fuente de energía de libre uso.

Inconvenientes

• La producción es muy variable.
• La radiación solar tiene una elevada dispersión.
• Su comportamiento futuro es difícil de determinar.

Factores que Intervienen en la Radiación Solar Recibida

Los factores que determinan la cantidad de radiación solar que se recibe en un lugar concreto se dividen en:

• Geográficos y astronómicos
• Atmosféricos

Factores Atmosféricos

• Dispersión: Producida por las partículas de polvo en suspensión, que desvían parte de la energía impidiendo que llegue a la Tierra.
• Reflexión: Parte de las radiaciones recibidas son devueltas al espacio debido a las nubes y las moléculas de agua.
• Difracción: Al llegar a las nubes, los rayos solares se descomponen en muchos trayectos de menor energía que el rayo incidente.
• Absorción: Parte de la radiación que llega a la atmósfera es absorbida por los gases y no llega a la Tierra.

Medición de la Radiación Solar

• Irradiancia: Potencia recibida por unidad de superficie (W/m²).
• Irradiación: Energía recibida por unidad de superficie (Wh/m²).

Constante Solar

La constante solar (B) es la irradiancia del sol sobre la superficie terrestre, aproximadamente 1367 W/m².

Orientación de los Paneles Solares

Existen dos posibilidades principales:

• Montaje con seguidor solar: Los paneles siguen la trayectoria del sol a lo largo del día.
• Montaje fijo: Es habitual en instalaciones autónomas.

Ajustes en el Montaje Fijo

• Orientación hacia el sur: Mediante una brújula (en el hemisferio sur se orientan al norte).
• Ángulo óptimo de elevación: Se ajusta mediante un inclinómetro.

Ángulo de Elevación (β)

Es el ángulo que forma el panel solar con el suelo. Se determina a partir de la latitud de la ubicación geográfica de la instalación y de la declinación solar:

β = Latitud + Declinación solar

En invierno se suma una declinación de 10º y en verano se resta 10º.

Generador Fotovoltaico

El generador fotovoltaico es el conjunto de paneles solares, con su conexión correspondiente, que proporcionan la tensión y potencia necesarias para que la instalación funcione correctamente.

Problema del Sombreado

Cuando una sombra incide sobre un panel, disminuye la intensidad e incluso puede anular su funcionamiento.

Cálculo del Generador Fotovoltaico (Pasos)

• Determinar la radiación sobre los paneles inclinados.
• Determinar el consumo eléctrico de los aparatos.
• Calcular el número de paneles necesarios y el tipo de asociación.

Potencia de Pico

Es la máxima potencia que tiene que entregar el módulo fotovoltaico y se da cuando se produce la situación de consumo máximo en la instalación.

Factor de Seguridad

• Factor de seguridad del generador fotovoltaico (FSG): Cociente entre la energía producida y la energía demandada. FSG = Eproducida / Edemandada.
• Factor de seguridad del acumulador (FSB): Cociente entre la energía almacenada y la energía demandada. Representa los días de autonomía del sistema de acumulación. FSB = Ealmacenada / Edemandada (suele ser entre 3 y 8).

Otros Conceptos

• Azimut: Ángulo medido sobre el horizonte que forman el punto cardinal sur y la proyección vertical del astro sobre el horizonte.
• Distancia cenital: Distancia angular de un astro con respecto al punto más alto del cielo.
• ISTC: Irradiancia en condiciones estándar de medida (STC) (1000 W/m²).
• LDM: Consumo medio estimado de energía. Se mide en Wh.
• Pnominal G: Potencia del generador fotovoltaico.
• β: Ángulo óptimo de instalación de los paneles solares.
• Gdm(β): Radiación para un mes determinado, para el ángulo de inclinación de los paneles.

Profundidad de Descarga

Cuanto mayor sea la profundidad de descarga, menor será la duración del acumulador.

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