Ángulo de inclinación y dirección de los paneles solares.

Los paneles solares funcionan de manera más eficiente cuando se dirigen hacia el sol y su superficie es perpendicular a los rayos del sol. ¿Cómo determinar esa posición de los paneles solares en la que generarán la máxima cantidad de energía por día?

El sol se mueve por el cielo de este a oeste. La posición del Sol en el cielo está determinada por 2 coordenadas: declinación y acimut. La declinación es el ángulo entre la línea que conecta al observador y el Sol y la superficie horizontal. El azimut es el ángulo entre la dirección al Sol y la dirección al sur (vea la figura de la derecha).

Declinación y azimut: haga clic para ampliar la imagen

También debe tenerse en cuenta que la dirección hacia el sur magnético (es decir, por brújula) no siempre coincide con la dirección hacia el sur verdadero. Hay polos verdaderos y magnéticos que no coinciden. En consecuencia, existen meridianos verdaderos y magnéticos. 

Y de ambos, puede contar la dirección al objeto deseado. En un caso, trataremos con el azimut verdadero, en el otro, con el magnético. El azimut verdadero es el ángulo entre el meridiano verdadero (geográfico) y la dirección a un elemento dado. 

Azimut magnético: el ángulo entre el meridiano magnético y la dirección hacia un objeto determinado. Está claro que los azimuts verdadero y magnético difieren en la misma cantidad en que el meridiano magnético difiere del verdadero. Este valor se llama declinación magnética. 

Si la aguja de la brújula se desvía del meridiano verdadero hacia el este, la declinación magnética se llama este, si la flecha se desvía hacia el oeste, la declinación se llama oeste. La declinación oriental a menudo se denota con el signo «+» (más), la occidental – con el signo «-» (menos). La magnitud de la declinación magnética no es la misma en diferentes áreas. 

Entonces, para la región de Moscú, la declinación es +7, + 8 °, pero en general en el territorio de Rusia cambia en límites más significativos. Ver también «cómo calcular el azimut verdadero a partir de la declinación y el azimut magnético «.

En términos generales, solo hay tres opciones para aumentar la exposición del panel solar a la luz solar directa:

  1. Instalación de paneles solares en una estructura fija en un ángulo óptimo.
  2. Instalación en un seguidor de dos ejes (un plato giratorio que puede girar detrás del sol en dos planos)
  3. Instalación en un seguidor de un solo eje (la plataforma solo puede cambiar un eje, la mayoría de las veces el responsable de la inclinación)

Las opciones n. ° 2 y n. ° 3 tienen sus ventajas (un aumento significativo en el tiempo de funcionamiento de la batería solar y un aumento en la producción de energía), pero también hay desventajas: un precio más alto, una disminución en la confiabilidad del sistema debido a la introducción de elementos móviles, la necesidad de mantenimiento adicional, etc.P.). Consideraremos la viabilidad de usar seguidores en un artículo separado, pero por ahora solo hablaremos de la opción n. ° 1: una estructura fija o una estructura fija con un ángulo de inclinación variable.

Los paneles solares generalmente se ubican en un techo o estructura de soporte en una posición fija y no pueden rastrear la posición del sol durante el día. Por lo tanto, generalmente los paneles solares no están en el ángulo óptimo (90 grados con respecto a los rayos del sol) durante todo el día. El ángulo entre el plano horizontal y el panel solar se conoce comúnmente como ángulo de inclinación.

Debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol, también existen variaciones estacionales. En invierno, el sol no alcanza el mismo ángulo que en verano. Idealmente, los paneles solares deben colocarse de manera más horizontal en verano que en invierno.

 Por lo tanto, el ángulo de inclinación para trabajar en verano se elige menos que para trabajar en invierno. Si no es posible cambiar el ángulo de inclinación dos veces al año, los paneles deben ubicarse en el ángulo óptimo, cuyo valor se encuentra en algún lugar intermedio entre los ángulos óptimos para el verano y el invierno.

Cada latitud tiene su propio ángulo óptimo de inclinación de los paneles. Solo para áreas cercanas al ecuador, los paneles solares deben ubicarse casi horizontalmente (pero incluso allí están instalados en un ligero ángulo para permitir que la lluvia elimine la suciedad del panel solar).

Ángulos de inclinación óptimos de los paneles solares para diferentes latitudes
Ángulos de inclinación óptimos de los paneles solares para diferentes latitudes

Por lo general, para la primavera y el otoño, el ángulo de inclinación óptimo se toma igual al valor de la latitud del área. Para el invierno, se suman 10-15 grados a este valor, y en verano se restan 10-15 grados de este valor. 

 

Por lo tanto, generalmente se recomienda cambiar el ángulo de la pendiente de «verano» a «invierno» dos veces al año. Si esto no es posible, entonces el ángulo de inclinación se elige aproximadamente igual a la latitud del terreno. Además, la pendiente también depende de la latitud del terreno. Vea la tabla a la derecha.

Dependencia de la producción de la batería solar de la desviación de la dirección hacia el sur.
Dependencia de la producción de la batería solar de la desviación de la dirección hacia el sur.
PÉRDIDA DE GENERACIÓN POR REFLEXIÓN (EN% DE LA DIRECCIÓN PERPENDICULAR AL MÓDULO)
El ángulo de incidencia de los rayos de luz. Pérdidas
nueve 1,2%
Dieciocho 4,9%
40 19,0%
45 29,0%

Ejemplo

La participación de la producción de energía de un sistema fotovoltaico con una inclinación de 45 grados, para un área de latitud de 52 grados de latitud norte.

Oeste Sur oeste Sur Sureste este
78% 94% 97% 94% 78%

El rendimiento es máximo (100%) cuando los paneles tienen un ángulo de 36 grados y están orientados al sur. Como puede ver en la tabla, la diferencia entre las direcciones hacia el sur, sureste y suroeste es insignificante.

Por ejemplo, en verano, el ángulo de inclinación óptimo es de 30 a 40 grados, y en invierno, más de 70, dependiendo de la latitud del área. En primavera y otoño, el ángulo de inclinación tiene un valor medio entre el valor del ángulo para verano e invierno.

Para los sistemas autónomos, el ángulo de inclinación óptimo depende del programa de carga mensual, es decir, si se consume más energía en un mes determinado, entonces el ángulo de inclinación debe elegirse como el óptimo para ese mes en particular.

El ángulo de inclinación óptimo para una latitud de 52 grados (norte) para sistemas conectados a la red es de 36 grados.

Pequeñas desviaciones de hasta 5 grados con respecto a este nivel óptimo tienen poco efecto en el rendimiento del módulo. La diferencia de condiciones climáticas tiene un mayor impacto en la generación de electricidad. 

Para los sistemas autónomos, el ángulo de inclinación óptimo depende del programa de carga mensual, es decir, si se consume más energía en un mes determinado, entonces se debe elegir el ángulo de inclinación óptimo para ese mes en particular. 

Además, debe considerar qué tipo de sombreado hay durante el día. Por ejemplo, si tiene un árbol en el lado este y todo está despejado en el lado oeste, lo más probable es que tenga sentido cambiar la orientación del sur exacto al suroeste.

Dependencia de la producción de células solares en la dirección al Sol.

El ancho del rayo de sol dependiendo de la ubicación del sol.
El ancho del rayo de sol dependiendo de la ubicación del sol.

El cálculo de la cantidad de energía solar que reciben los paneles solares cuando los rayos del sol caen en un ángulo diferente a 90 °, considere el siguiente ejemplo:
Ejemplo: los paneles solares están orientados al sur, sin inclinación longitudinal. 

El sol brilla desde el sureste. La línea trazada perpendicularmente entre los paneles solares y la dirección al Sol tiene un ángulo igual a 360/8 = 45 grados. El ancho de un haz de radiación solar incidente será tan (| 90-45 |) / sen (| 90-45 |) = 1.41, y la cantidad de energía solar recibida por los paneles solares será igual a 1 / 1.41 = El 71% de la potencia que se obtendría se obtendría si el Sol brillara exactamente desde el sur.

Dependencia de la llegada de la radiación solar del ángulo de inclinación y acimut.
Dependencia de la llegada de la radiación solar del ángulo de inclinación y acimut.

Un buen artículo que describe las pruebas experimentales de la producción de paneles solares instalados en diferentes ángulos – Pruebas a gran escala del ángulo de instalación óptimo del SB , el efecto de limpiar los paneles solares instalados en diferentes ángulos de la nieve también se considera allí.

Como siempre, si tiene dificultades durante la selección de paneles solares, inversores de red para su planta de energía solar o necesita ayuda con la instalación, contáctenos , nuestros ingenieros podrán ofrecerle la mejor opción. Llevamos más de 15 años trabajando en el mercado de paneles solares , durante este tiempo hemos acumulado una buena experiencia y estaremos encantados de poder ayudarte.

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