[01 Clase] El Sol, Azimut y Altura Solar

Curso INSTALADOR DE SISTEMAS PARA SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD POR ENERGA SOLAR 2011 [Marzo-Julio] FUNDACION UOCRA Instructor: Tec. Pablo Maril 15-6276-2046 [email protected]

El Sol: Fuente de energa El Sol es la principal fuente de energa. Alrededor de l giran todos los planetas de nuestro sistema. En su ncleo se producen poderosas fusiones nucleares, que liberan una gran cantidad de energa. Esta energa viaja en forma de radiacin electromagntica hasta llegar a la tierra. La tierra gira alrededor del sol en una rbita elptica, en un movimiento conocido como traslacin. Mientras realiza este movimiento, la tierra, gira tambin sobre su eje en otro movimiento muy importante conocido como rotacin. Durante todo su trayecto, la tierra mantiene un ngulo de inclinacin con respecto al plano de traslacin, de 23,4 y es esta caracterstica particular la que nos da como resultado el hecho de que contemos con estaciones diferenciadas entre el hemisferio Sur y el Norte.

Observemos la siguiente ilustracin y supongamos:

En el mapa de la izquierda, a pesar de que la tierra gira sobre su eje, el hemisferio sur recibir del sol (en el centro) siempre los rayos en forma oblicua, por ende, menos energa por rea, mientras que en el mapa de la derecha los recibir en forma casi perpendicular (segn el lugar). Al ngulo de incidencia de los rayos del sol sobre la perpendicular en la tierra se lo llama altura solar y es un dato importante a conocer, ya que en base a este dato, y con un mtodo similar, obtenemos la inclinacin de los mdulos fotovoltaicos.

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Tambin debemos conocer el acimut o azimut, que es un ngulo determinado, desde nuestro punto de vista sobre la tierra y mirando al norte. Observemos aqu ambas variables, considerando que el observador (nosotros) se encuentra parado en el centro del crculo. Vemos aqu la trayectoria aparente del sol, que para nosotros, parados sobre la tierra, describe un semicrculo, para luego ocultarse durante la noche y volver a emerger al da siguiente. Nuestro horizonte es la lnea imaginaria que abarca nuestro campo de visin, de esta manera vemos que el sol sale por nuestra derecha (al este) por la maana, para describir en el rmamento una trayectoria determinada, hasta alcanzar su mxima altura solar al medioda, y empezar a partir de ese momento su caida hacia nuestra izquierda (al oeste) para desaparecer luego debajo de nuestra lnea del horizonte. Toda esta trayectoria aparente que realiza el sol puede predecirse sabiendo la ubicacin en la que estamos en el planeta (mediante paralelos y meridianos) y la fecha del ao. Por ello conocemos (para el hemisferio Sur) en el solsticio de verano (21 de diciembre) el sol saldr en el cuadrante Este-Sur y se pondr en el cuadrante Oeste-Sur describiendo un gran arco, siendo este el da mas largo del ao; en los equinoccios (21 de marzo y 21 de septiembre) el sol saldr muy cercano a la direccin Este y se pondr en el Oeste, y en este momento los das y las noches tendrn la misma duracin; y en el solsticio de invierno (21 de junio) el sol saldr en el cuadrante Norte-Este y se pondr en el cuadrante Norte-Oeste, describiendo un arco menor, siendo este el da mas corto del ao y el de menor energa recibida del sol, en ese lugar en particular, y para el que calcularemos nuestra inclinacin, en la mayora de los casos. Para el instalador de sistemas fotovoltaicos es importante conocer varios parmetros: La orientacin que se le dar al mdulo. La inclinacin que tendr, segn la fecha de uso de la energa. La localidad donde se lo instalar, teniendo en cuenta las coordenadas de la misma.

La radiacin incidente u horas equivalentes de sol.En el hemisferio sur, los mdulos se orientan hacia el norte y la inclinacin depende de la altura solar para la que disearemos el sistema. El clculo que se realiza en ambos casos es similar, y muy sencillo de realizar. Recordemos que deberemos conocer los fundamentos bsicos de la localizacin mediante paralelos y meridianos, por lo que repasaremos un poco los conceptos.

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Los Paralelos y Meridianos son lneas imaginarias que utilizamos hoy en da para determinar un punto en el globo terrqueo. Los Paralelos: Se miden en grados [] desde el Ecuador, que es el paralelo 0 -Ecuador al Sur es Latitud Sur, o Hemisferio Sur -Ecuador al Norte es Latitud Norte, o Hemisferio Norte Los Meridianos: Se miden en grados [] desde el Meridiano de Greenwich, que es el Meridiano 0 -de Greenwich al Este es longitud Este -de Greenwich al Oeste es longitud Oeste Determinando la altura solar: Altura solar en [] = h Latitud del lugar donde nos encontramos = Angulo de declinacin terrestre = = 23 En el solsticio de verano, se suma la declinacin terrestre. En el solsticio de invierno, se resta la declinacin terrestre. En los equinoccios, no se toma en cuenta la declinacin terrestre. Frmula: h [] = 90 - Ejemplo: Para Crdoba Capital, Latitud 31. Solsticio verano: h [] = 90 - 31 + 23 = 82 Solsticio de invierno: h [] = 90 - 31 - 23 = 36 Equinoccios: h [] = 90 - 31 = 59 Segn nuestra necesidad energtica utilizaremos alturas solares distintas, por ejemplo, para un refugio de montaa que se utiliza solo en verano, utilizaremos el solsticio de verano, ya que no tendremos necesidad de energa en otro momento, y sabremos que esa es la mxima altura solar que tendremos en el verano. En cambio, para una estacin repetidora, que debe transmitir permanentemente, utilizaremos el solsticio de invierno, ya que sabemos que ese ser el da mas corto, por ende el momento en el que recibiremos menos energa del sol.Pgina 3/6


Inclinacin Para determinar la inclinacin del mdulo utilizaremos la siguiente frmula, un poco distinta de la utilizada en la altura solar. Recordemos que cuanto mas perpendicular se encuentre nuestro mdulo, podr captar mayor cantidad de energa, ya que si recibe los rayos en forma oblicua, una gran parte de estos se dispersan en un rea mayor que la que ocupa el mdulo. Clculo de inclinacin del mdulo: Inclinacin en [] = Altura solar en []= h = 180- h - 90 Recordemos que: h [] = 90 - Latitud del lugar donde nos encontramos = Angulo de declinacin terrestre = = 23 Reemplazando h: = 180- (90 - 23 ) - 90 Ejemplo: Para Crdoba Capital, Latitud 31. Solsticio verano: [] = 180 - (90 - 31 + 23) - 90 = 8 Solsticio de invierno: [] = 180 - (90 - 31 - 23) - 90 = 54 Equinoccios: [] = 180 - (90 - 31) - 90 = 31 Simplicando el clculo: = = 23 Solsticio verano: [] = 180 - (90 - 31 + 23) - 90 = 8 Solsticio de invierno: [] = 180 - (90 - 31 - 23) - 90 = 54 Equinoccios: [] = 180 - (90 - 31) - 90 = 31 NOTA: A efectos prcticos se utiliza para todo el ao una inclinacin de Latitud + 10. Existe bibliografa en la que se presentan tablas de inclinacin, acorde a rangos de latitudes determinadas, reproducimos una a continuacin: Latitud del lugar ngulo en inviernoPgina 4/6

ngulo en verano


O al 5 15 a 25 25 a 30 30 a 35 35 a 40 40

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