Las Plantas de Energía Solar (SPP) son una fuente de energía renovable. Entre estas fuentes de energía, las SPP se encuentran entre los sistemas más comunes y respetuosos con el medio ambiente. Sin embargo, la operación eficiente de un proyecto SPP está directamente relacionada no solo con la calidad del panel, sino también con los ángulos cenital, azimutal y de altitud donde se ubica.
Por lo tanto, en este artículo, responderemos técnicamente a las preguntas de ¿qué son los ángulos cenital, azimutal y altitud en los sitios SPP y por qué son importantes?
¿QUÉ ES EL ÁNGULO CENITAL?
El ángulo cenital es un ángulo importante que indica la posición del sol en el cielo. Técnicamente:
Ángulo cenital = 90° – Altitud del sol
Este ángulo determina la perpendicularidad de los rayos solares al suelo. Cuando el sol está directamente sobre la cabeza (punto cenital), el ángulo cenital es de 0°. El ángulo cenital aumenta a medida que el sol se acerca al horizonte. El ángulo cenital nunca supera los 90°, ya que es cuando el sol está directamente sobre el horizonte. Tras la puesta del sol, el GHI o POA se aproxima a cero y el ángulo cenital no está definido técnicamente.
IMPORTANCIA DEL ÁNGULO CENITAL EN LOS SISTEMAS SPP
- Determina qué tan perpendiculares son los rayos del sol a la superficie del panel.
- La eficiencia depende directamente del ángulo cenital.
- A medida que aumenta el ángulo, los rayos llegan más horizontalmente y puede producirse pérdida de energía.
- Los datos del ángulo cenital se toman como referencia para la inclinación anual o estacional de los paneles. De esta manera, los paneles se mantienen en una posición que les permite recibir los rayos del sol de la manera más eficiente.
La posición del sol en el cielo: Acimut solar (A), ángulos de altitud (h) y cenit (θz), declinación de la superficie (β) y orientación (α)
- Inclinación de la superficie (β) (ángulo de inclinación): indica cuánto está inclinado el panel con respecto a la horizontal. 90° para un panel vertical, 0° para un panel horizontal.
- Orientación (α): Dirección de la superficie del panel. Medida en sentido horario desde el norte (normalmente 180° para un panel orientado al sur).
¿QUÉ ES EL ÁNGULO DE ALTITUD?
El ángulo de altitud se define como el ángulo recto que forma el sol con el plano del horizonte. Significa:
- Cuando el sol está directamente sobre la cabeza: Ángulo de altitud = 90°
- Cuando el sol está saliendo o poniéndose en el horizonte: Ángulo de altitud ≈ 0°
Este ángulo varía dependiendo de la hora del día, la época del año y la latitud geográfica donde se encuentra el SPP.
IMPORTANCIA DEL ÁNGULO DE ALTITUD EN LOS SISTEMAS SPP
- Cuanto más pronunciado sea el ángulo en el que el panel solar recibe los rayos del sol, más energía producirá.
- Teniendo en cuenta el ángulo de altitud, en los sistemas fijos se ajusta la inclinación de los paneles.
- En los sistemas de seguimiento solar, el ángulo de altitud se utiliza para determinar cómo cambiará la posición del panel a lo largo del día.
Ángulo de Acimut en Paneles Solares
¿QUÉ ES EL ÁNGULO AZIMUTAL?
El ángulo azimutal indica la dirección del sol en el plano horizontal. En otras palabras, es el ángulo de la dirección en la que se encuentra el sol, medido en sentido horario con respecto al norte. La premisa general es la siguiente:
- Norte = 0°
- Este = 90°
- Sur = 180°
- Oeste = 270°
La dirección en la que miran los paneles SPP, es decir, el ángulo acimutal del panel, determina cuánta luz solar recibe el panel durante el día.
IMPORTANCIA DEL ÁNGULO AZIMUTAL EN SPP
- Un ajuste incorrecto del acimut provoca pérdidas de eficiencia, como sombras y baja radiación.
- De acuerdo a este ángulo se debe planificar la dirección donde se colocarán los paneles y la pendiente del terreno.
- Con el ángulo de acimut correctamente ajustado, el panel solar recibe la luz solar de la manera más eficiente durante todo el día.
PREGUNTAS FRECUENTES
1- ¿Los ángulos cenital y acimutal son fijos?
No, no lo son. Cambian según el movimiento del sol a lo largo del día y del año. Por lo tanto, los sistemas de seguimiento monitorean y optimizan constantemente estos ángulos.
2- ¿Cómo cambia el ángulo cenital durante el año?
El ángulo cenital cambia estacionalmente según la posición del sol en el cielo. En verano, el ángulo es menor porque el sol está más alto, y en invierno, es mayor porque el sol está más bajo.
3- ¿Cómo cambia el ángulo cenital durante el día?
Por la mañana, al amanecer, el sol está muy cerca del horizonte. En este caso, el ángulo cenital es amplio, cercano a los 90 grados.
Al mediodía, el sol alcanza su punto más alto en el cielo. El ángulo cenital disminuye al mínimo. Si el sol está directamente sobre la cabeza (por ejemplo, en ciertas épocas del año cerca del ecuador), el ángulo cenital es de 0 grados. En otras latitudes, suele ser de unos pocos grados (dependiendo de la ubicación y la estación).
Al atardecer, al acercarse al horizonte, el ángulo cenital vuelve a aumentar, alcanzando unos 90 grados, igual que por la mañana. Al ponerse el sol, el ángulo cenital no está técnicamente definido para una fuente invisible, pero vuelve a estar cerca del máximo justo antes de la puesta.
Por lo tanto, el ángulo, azimutal y de altitud en las centrales solares fotovoltaicas (SPP) son cruciales para analizar con precisión la dirección e intensidad de la radiación solar. Un análisis correcto de estos ángulos aumenta el rendimiento del sistema, acorta el periodo de retorno de la inversión y garantiza la producción sostenible de energía. Para una producción energética eficiente, estos datos deben medirse y monitorizarse con precisión. En este punto, es fundamental utilizar sistemas fiables de monitorización y medición solar.
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