la Energía Solar Fotovoltaica aprovecha la radiación del Sol para generar electricidad. Uno de elementos clave en este proceso es el ángulo de incidencia. Pero, ¿por qué este aspecto es tan importante? En este artículo te lo explicamos desde cero.

¿Te interesa el mundo de las energías renovables, pero no sabes por cuál empezar?

¡Fácil! La energía solar fotovoltaica es la mejor opción. Y ¿Por qué? Podrás preguntarte. Pues porque es una fuente de energía limpia e inagotable que utiliza la radiación procedente del Sol, al igual que lo hace la energía Solar térmica de baja temperatura o la termoeléctrica, pero de forma más directa ya que convierte directamente la energía del Sol en energía eléctrica. Mientras que las otras dos tienen un paso más, pues la energía del Sol se convierte en energía térmica, que luego será aprovechada para la generación de electricidad.

Puede que si lo comparamos con los mil millones de estrellas del universo, el Sol pase desapercibido. Sin embargo, para la Tierra y otros planetas de alrededor, el Sol es un poderoso centro de atención: su luz da vida, calor y mantiene unido el sistema solar. Por tanto, no es raro de concebir la idea de usar la radiación gratuita e inagotable que nos ofrece como fuente de energía.

Ángulo de indicencia y energía solar fotovoltaica

Entonces, ¿Cuál es una de las maneras de aprovechar los beneficios de esta estrella?

Uno de ellos, entre muchos otros, es la Energía Solar Fotovoltaica, que aprovecha la radiación del Sol para generar electricidad a partir de ella. ¿Así de fácil y sencillo? Bueno, tan sencillo no es. La energía fotovoltaica sigue el principio fotoeléctrico que Heinrich Hertz descubrió y describió en 1887. Pero sí que es fácil de aplicar gracias a las tecnologías que ahora disponemos.

La energía solar dispone de tres tipos de radiación: Directa, Reflejada y Difusa. Es la suma de estas tres la energía que incide sobre los paneles fotovoltaicos y se aprovecha para la generación de electricidad.

Como nuestros captadores tienen que aprovechar la mayor cantidad de radiación que el Sol nos ofrece es necesario averiguar el plano correspondiente a la instalación y el ángulo de incidencia en función de la trayectoria solar en las diferentes estaciones del año para poder realizar un cálculo de la producción energética de una instalación fotovoltaica.

Lo primero que debemos conocer es la radiación extraterrestre, que no es más que la irradiación incidente sobre una superficie situada fuera de la atmósfera que servirá como referencia.

diferentes angulos de incidencia

Diferentes ángulos de incidencia

En la imagen encontramos los siguientes ángulos de incidencia:

  • El ángulo azimutal (ψ) es el formado por la dirección Sur y la proyección de la línea que une al panel, en nuestro caso, y al Sol sobre la superficie terrestre.
  • La altura del Sol (α), es el ángulo entre la horizontal y la línea que une al panel con el Sol. La cual será diferente según la latitud donde nos encontremos y para cada día del año.
  • El ángulo cenital (ϴ), es el complementario a la altura solar. EL cual, cuanto mayor sea, más bajo estará el Sol.
  • Inclinación del panel (β), que varía con el tiempo y la situación geográfica.

Cuanto más perpendicular se encuentra el sol con respecto a la superficie terrestre menor es el camino que recorre la radiación solar a través de la atmósfera. Por el contrario, para una menor altura solar el camino a recorrer por la radiación solar en la atmósfera es mayor, lo que implica que la intensidad de la radiación solar que llega a la superficie terrestre es menor.

Otro factor a tener en cuenta es la masa de aire (AM), que no es más que el cociente entre el recorrido óptico de un rayo solar y el correspondiente a la normal de la superficie terrestre, y que está relacionada con la altura solar.

Cálculo de irradiación solar

En definitiva, a diferencia de la orientación e inclinación del panel solar, que las podemos adaptar para conseguir que la irradiancia recibida por el panel sea máxima, el efecto de la absorción atmosférica es algo que no podemos controlar, por lo que la cantidad de energía solar que se recibe realmente en la superficie terrestre es siempre inferior a la que se recibiría justo por encima de la atmósfera.

Al variar el azimut y la altura solar a lo largo del día y del año, 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.

Si queremos saber si una superficie ya existente es adecuada para la implantación de paneles solares, es necesario conocer la radiación solar incidente y el ángulo de incidencia sobre dicha superficie.

En la siguiente imagen, se muestra el tanto por cierto de irradiación que recibirán unas placas solares en función de su orientación respecto al sur (azimut del panel) y su ángulo de inclinación. Además, tener en cuenta que este tipo de gráficos deben estar adaptados a cada latitud, ya que puede haber variaciones significativas.

irradiacion que recibe un panel solar

Irradiación que recibe un panel solar

En el ejemplo de la figura, podemos ver que una instalación fotovoltaica con un azimut de 45º (positivos pues es hacia el Oeste), representados por la línea de puntos que une el centro con los 45º, y con una inclinación de 30º (donde corta la línea de puntos con la circunferencia de los 30º), nos sale en la zona de mayor radiación, por lo que desviaciones de hasta 45º no afectan demasiado a la producción.

 

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