Radiación solar para los sistemas fotovoltaicos
Para realizar el diseño de un sistema fotovoltaico, es importante tener en cuenta algunos datos como la radiación solar de la ubicación del sistema, también conocida como irradiación solar, pues dependiendo de la localidad varía la cantidad de radiación solar sobre una superficie. Por ello, la radiación solar es la energía solar que incide sobre una superficie en un momento y lugar particular y se describe como potencia, por lo que normalmente se expresa como Watts por metro cuadrado (W/m2) y se presenta como el valor promedio diario para cada mes.
Además factores como las condiciones atmosféricas, la posición de la Tierra en relación al sol y obstrucciones tales como aire, vapor de agua, polvo y dióxido de carbono, son factores que determinan la cantidad de radiación solar, aunque normalmente se considera alrededor de 1000 W/m2, así las horas sol pico se refieren a la cantidad de horas equivalentes a una radiación solar de 1000 W/m2 en un día, ya que permiten describir la cantidad de energía solar en el transcurso de un día por metro cuadrado, así, si la energía recibida fuera de 5 kWh/m2 es equivalente a 5 horas sol pico.
Los factores como la posición de la Tierra en relación al sol afectan las horas sol pico, pues en verano se cuenta con más horas y gracias a la inclinación del eje de la tierra, existe más radiación solar accesible de forma significativa en un día de verano que en un día de invierno. Además, gracias al movimiento de la Tierra, existen diferentes ángulos para obtener la radiación solar por medio de un panel fotovoltaico, por lo que es importante encontrar el ángulo más favorable, dependiendo de la ubicación y así captar la mayor cantidad de radiación y por ende producir el máximo de energía.
El ángulo acimut, es la localización aparente del Sol hacia el este u oeste del Sur, y ya que hay 360° en una circunferencia y 24 horas en un día, el Sol se mueve 15° en acimut cada hora. Si los módulos fotovoltaicos siguen la trayectoria del Sol a lo largo del día, se podría optimizar el rendimiento diario del sistema. Adicionalmente, el ángulo de altitud es aquel que mide la altura del Sol por encima del horizonte. Cuando el sol está saliendo su altitud es cero grados y cuando el Sol está al Sur verdadero su acimut es cero grados, se conoce como mediodía solar. Estos ángulos mencionados son muy importantes para encontrar el ángulo más favorable del sistema fotovoltaico Así, dependiendo de los diferentes consumos estacionales para el hemisferio Norte se tienen los siguientes ángulos de inclinación:
- Consumo constante a lo largo del año: ángulo de inclinación igual a la latitud.
- Consumo primordial en invierno: ángulo de inclinación igual a la latitud más 15 grados.
- Consumo primordial en verano: ángulo de inclinación igual a la latitud menos 15 grados.
Finalmente, se tiene un mejor rendimiento de los sistemas FV cuando los rayos del Sol inciden perpendicularmente a las celdas, por lo que cuando las celdas están perpendiculares al sol, tanto en altitud como en acimut, el ángulo de incidencia se llama normal, y en dicho ángulo cae más luz solar por unidad de área.
[1] Solar Energy International (2015). Fotovoltaica: Manual de diseño e instalación.
