Fundamentos Geográficos y Energéticos de las Instalaciones Solares Fotovoltaicas

Instalaciones Fotovoltaicas: Tipos y Aplicaciones

Las instalaciones solares fotovoltaicas se distinguen entre autónomas y conectadas a la red.

Aplicaciones Autónomas

Se distinguen en dos grupos:

1. Aplicaciones Espaciales: Sirven para proporcionar energía eléctrica a elementos colocados por el ser humano en el espacio.
2. Aplicaciones Terrestres: Incluyen telecomunicaciones, y la electrificación de zonas rurales y aisladas.

Aplicaciones Conectadas a la Red

En estas instalaciones, el productor no utiliza la energía directamente, sino que es vendida a organismos encargados de la gestión energética del país. La producción de electricidad se realiza precisamente en el periodo de tiempo en el que la curva de demanda de electricidad aumenta, es decir, durante el día.

Coordenadas Terrestres y Movimientos Astronómicos

Coordenadas Geográficas Fundamentales

• Latitud: Es la distancia angular que existe entre un punto cualquiera de la superficie terrestre y el Ecuador. La latitud del Ecuador es de 0º.
• Longitud: Es la distancia angular que existe entre un punto cualquiera de la superficie terrestre y el meridiano de Greenwich. La longitud se mide de 0º a 180º (Este u Oeste).

Coordenadas Solares

Las coordenadas solares son:

• Elevación Solar (h): Ángulo que forman los rayos solares con la horizontal.
• Acimut Solar (A): Ángulo formado por el meridiano del sol y el meridiano del lugar, tomando como referencia el Sur en el hemisferio Norte y el Norte en el hemisferio Sur.
• Ángulo o Distancia Cenital (z): Ángulo complementario de la elevación solar (z = 90º - h).

Solsticios y Equinoccios

Los movimientos de la Tierra definen los siguientes puntos clave:

• Solsticio de Invierno (21-22 dic): Es el día del año con la noche más larga y el día más corto.
• Solsticio de Verano (21-22 jun): Es el día del año con la noche más corta y el día más largo.
• Equinoccios (Primavera: 20-21 mar; Otoño: 22-23 sept): Las horas de día y de noche se igualan.

Ángulos de Orientación para Instalaciones Fotovoltaicas

• Ángulo de Acimut (α): Ángulo que forma la proyección sobre el plano horizontal de la perpendicular a la superficie del generador y la dirección Sur.
  • Vale 0º si coincide con la orientación Sur.
  • Es positivo hacia el Oeste (+90º).
  • Es negativo hacia el Este (-90º).
• Ángulo de Inclinación (β): Ángulo que forma la superficie del generador con el plano horizontal.
  • Su valor es 0º si el módulo se coloca horizontal.
  • Su valor es 90º si se coloca vertical.

Nota: En verano, se recomienda una menor inclinación (para captar el sol alto), y en invierno, se necesita una mayor inclinación (para captar el sol bajo).

Interacción de la Atmósfera y la Radiación Solar

Efectos de la Atmósfera sobre la Radiación

• Reflexión: Causada principalmente por las nubes.
• Absorción: Causada por el ozono, el oxígeno, el dióxido de carbono y el vapor de agua.
• Difusión: Causada por el polvo, los aerosoles y las gotas de agua.

Tipos de Radiación Solar Incidente

• Radiación Directa: La forman los rayos recibidos directamente del Sol.
• Radiación Difusa: La forman los rayos dispersados por la atmósfera en dirección al receptor.
• Radiación Reflejada o Albedo: Es la radiación reflejada por la superficie terrestre hacia el receptor.

Conceptos Clave de Medición Solar: Irradiancia e Irradiación

• Irradiancia (G): Radiación incidente por unidad de superficie. Indica la intensidad por unidad de superficie. Unidad: W/m².
• Irradiación (H): Suma de las irradiancias en un periodo de tiempo determinado. Es la cantidad total de energía solar recibida. Unidades: Wh/m² o kWh/m².