Inclinación y azimut
La luz del sol que llega a la Tierra es más fuerte cuando incide en una superficie perpendicularmente (con un ángulo de 90 °), sin embargo, la posición del sol en el cielo varía a lo largo del día y del año para cada lugar. Esto significa que para capturar la mayor cantidad de luz solar posible y maximizar la producción, un módulo FV debe colocarse correctamente. Hay dos formas importantes en las que un módulo FV puede colocarse en relación con el sol:
- Dirección relativa a las direcciones cardinales (Norte, Este, Sur, Oeste).
- Inclinación relativo a la superficie de la Tierra.
Comprender la acimut y la inclinación ideales requiere una comprensión básica de los movimientos diarios y anuales de la Tierra.
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Movimientos de la Tierra
La Tierra está en todo momento girando alrededor de su propio eje (completando una rotación completa aproximadamente cada 24 horas) y orbitando alrededor del Sol (completando una órbita completa aproximadamente cada 365 días).
Rotación diaria
La Tierra completa una revolución completa alrededor de su propio eje aproximadamente cada 24 horas. Esto hace que la fuerza del sol varíe a lo largo del día a medida que se arquea en el cielo, ascendiendo por el este y poniéndose por el oeste. La fuerza de los rayos del sol alcanza su punto máximo cuando se encuentra en la parte superior de su arco entre el este y el oeste alrededor de las 12:00.
La tierra gira alrededor de su propio eje una vez al día. Un lado de la tierra siempre está a oscuras.
Órbita anual
La tierra gira alrededor del sol en un círculo casi perfecto una vez cada 365 días. La órbita anual de la tierra alrededor del sol explica la variación en la fuerza de la luz solar en diferentes áreas entre las estaciones. El eje de la tierra tiene una inclinación de aproximadamente 23,5 °, lo que crea una variación estacional, ya que el ángulo de los rayos del sol que inciden en cualquier lugar de la Tierra varía según la posición de la tierra en su órbita alrededor del sol. Esto también tiene un efecto en la cantidad de horas de luz que recibe una ubicación cada día, que se vuelve más pronunciada al alejarse del ecuador. El 21 de junio en el hemisferio sur es el día más corto del año y el 21 de diciembre es el día más largo del año. Lo contrario es cierto en el hemisferio norte.
La tierra orbita alrededor del sol en un círculo casi perfecto una vez al año. El ángulo del eje de la tierra no varía a medida que se mueve alrededor del sol cada año.
1. 21 de diciembre. 2. 20 de marzo 3. 21 de junio 4. 20 de septiembre
Izquierda: 21 de junio - El hemisferio norte está inclinado hacia el sol y por lo tanto recibe más luz solar directa y tiene más luz del día cada día que el hemisferio sur.
Derecha: 21 de diciembre: el hemisferio sur está inclinado hacia el sol y, por lo tanto, recibe más luz solar directa y tiene más luz del día cada día que el hemisferio norte.
Ángulo de azimut
El periodo más importante para la producción del sistema FV es entre las 9:00 y las 15:00. A las 9:00 el sol sale por el este y cobra fuerza. Alrededor de las 12:00, el sol está alcanzando la cima de su arco en el cielo entre el este y el oeste. En el hemisferio sur, la posición del sol en el cielo es hacia el norte en este punto. En el hemisferio norte se dirige al sur. A las 15:00 el sol empieza a caer hacia el oeste y va perdiendo fuerza. Para maximizar la cantidad de luz solar que captura un módulo FV, es ideal si está apuntado con un ángulo de azimut del norte (0°) en el hemisferio sur y del sur (180°) en el hemisferio norte, ya que esto permite que el módulo FV capte la máxima cantidad de luz solar a medida que el sol se arquea de este a oeste. Además, si el módulo FV está orientado correctamente en cualquiera de estas direcciones, podrá aprovechar al máximo los rayos del sol cuando esté en su punto más fuerte.
Hemisferio sur: Un módulo FV sobre un montaje fijo maximizará la producción anual al mirar directamente hacia el norte:
21 de junio, 9:00 en Quelimane, Mozambique (17° S). El sol sale por el este.[1]
21 de junio, 15:00 en Quelimane, Mozambique (17° S). El sol desciende por el oeste.[1]
Hemisferio norte: Un módulo FV en una estructura de montaje fija maximizará la producción anual al mirar directamente hacia el sur:
21 de diciembre, 9:00 en Oaxaca, México (17 ° N). El sol sale por el este.[1]
21 de diciembre, 15:00 en Oaxaca, México (17 ° N). El sol desciende por el oeste. [1]
Declinación magnética
Se necesita una brújula para determinar las direcciones cardinales con el fin de apuntar PV en la dirección correcta. Los módulos FV maximizan la producción cuando apuntan al verdadero norte o sur, pero una brújula no ajustada apunta al norte magnético norte o sur. Magnetico norte o sur puede variar significativamente según el campo magnético en la ubicación donde se está instalando el sistema FV. El factor de ajuste entre el norte magnético y el norte verdadero se denomina declinación magnética. Este valor se puede encontrar en algunos mapas de papel, pero la fuente más precisa y sencilla es el internet. Hay muchas herramientas gratuitas diferentes, como la NOAA Magnetic Declination Tool.
La aguja de una brújula apunta hacia el norte magnético. Esta brújula se ha ajustado para una declinación magnética de 23° este (el norte verdadero es 23° al oeste del norte magnético) para determinar el norte verdadero.
Ángulos azimutales no estándar
En algunos casos, no es posible o no es conveniente apuntar un módulo FV hacia el verdadero norte o sur. Si una matriz se aleja ligeramente del verdadero norte o sur, es poco probable que afecte mucho a la producción en cualquier caso, pero el efecto se vuelve más pronunciado si se aleja del ecuador. La cantidad de producción que se ve afectada varía significativamente, por ejemplo:
- Un sistema con una inclinación de 5° orientado hacia el Este verdadero (90°) o hacia el oeste verdadero (270°) a 0° de latitud producirá un 5% menos que un sistema orientado hacia el Norte verdadero (0 °).[2]
- Un sistema con una inclinación de 17° orientado hacia el este verdadero (90°) o hacia el oeste verdadero (270 °) a una latitud de 17° S producirá un 7,7% menos que un sistema orientado hacia el norte verdadero (0°) [2]
- Un sistema con una inclinación de 41 ° orientado hacia el este verdadero (90°) o hacia el oeste verdadero (270 °) a una latitud de 41° S producirá aproximadamente un 19,8% menos que un sistema orientado hacia el norte verdadero (0°) [2]
Ángulo de inclinación
El camino que toma el sol a través del cielo cambia cada día a medida que la tierra se mueve a través de su órbita. El cambio se vuelve más pronunciado a medida que uno se aleja del ecuador. Un módulo FV puede recolectar la mayor cantidad de energía a medida que el sol cambia de posición en el cielo durante el año si un módulo FV se coloca con una inclinación equivalente a la latitud de la ubicación. En el ecuador, es importante inclinar el panel con una inclinación de al menos 5° para asegurarse de que el agua salga del panel y elimine el polvo.
Sistema de montaje en poste con una inclinación de 41° con azimut norte verdadero (0°). La trayectoria del sol en Bariloche, Argentina 41° S a las 12:00 del 21 de diciembre (solsticio de verano) y 21 de junio (solsticio de invierno).[1]
Sistema de montaje en poste con una inclinación de 5° con azimut sur verdadero (180°). La trayectoria del sol en Kampala, Uganda .3 ° N a las 12:00 del 21 de diciembre y 21 de junio.[1]
Sistema de montaje en poste con una inclinación de 41° con azimut sur verdadero (180 °). La trayectoria del sol en el desierto de Gobi, Mongolia 41 ° N a las 12:00 de diciembre 21 (solsticio de invierno) y 21 de junio (solsticio de verano).[1]
Ángulos de inclinación no estándar
En algunas condiciones, tiene sentido utilizar una inclinación para un módulo FV que sea diferente a la latitud.
- Muchas veces instalar módulos FV en el techo de una casa es la opción más simple, barata y a prueba de robos. En este caso, normalmente se utiliza el ángulo del techo existente como ángulo de inclinación para el módulo FV. Con una latitud de 17°, un módulo con un ángulo de inclinación de 7° solo producirá un 2,1% menos que un módulo FV con un ángulo de inclinación de 17 °. [2]
- En las latitudes mas altas es común construir montajes que permiten que los usuarios cambien el ángulo de inclinación de los módulos FV a lo largo del año para maximizar la producción. El ajuste estándar de inclinación de una matriz es + 15 ° en el solsticio de otoño y -15 ° en el solsticio de primavera. A 41° de latitud, un sistema que se ajusta en los dos solsticios producirá aproximadamente un 6% más que un sistema que tiene una inclinación fija de 41 °. Esta energía adicional puede ser crucial en el invierno. [2]
- Si el sistema FV solo se va a utilizar estacionalmente, es recomendable montar los módulos FV con una inclinación que maximice la producción durante esa época del año.
- Como se mencionó anteriormente, no es recomendable montar módulos FV con un ángulo de inclinación de 0° cerca del ecuador, ya que no pueden arrojar agua y perderán una producción significativa a medida que se ensucien cada vez más. Se recomienda un ángulo de inclinación de al menos 5°.
Notas/referencias
NOAA Magnetic Declination Tool https://www.ngdc.noaa.gov/geomag/calculators/magcalc.shtml#declination
