Cálculo del ángulo de inclinación para la instalación de paneles

Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Eléctrica
IE1117– Energía Solar Fotovoltaica
I ciclo 2015
Profesor
José Antonio Conejo Badilla
Tarea 1:
Cálculo del ángulo de inclinación para la
instalación de paneles solares
Grupo C
José Pablo Fernández Porras
Mayo de 2015
De acuerdo a lo establecido en el enunciado de la Tarea 1, me
corresponde desarrollarla con el lugar: Muelle de Quepos,
Puntarenas. Por esta razón los siguientes puntos se basaron en este
lugar.
1)- Usando el sitio de Google Earth o cualquier otro similar, determinar
la ubicación cartográfica de latitud norte y longitud oeste, del lugar
correspondiente.
Disponible en:
http://mapasamerica.dices.net/costarica/mapa.php?nombre=PuertoQuepos&id=78
2)- Suponiendo que se desea instalar unos paneles fotovoltaicos en el
sitio designado (A, B, C, D o E), cuál sería la orientación y el ángulo de
inclinación con respecto a la horizontal que deberían tener dichos
paneles para recibir la radiación solar en forma perpendicular?
Dado que no se indica un momento particular del día, y existe un
movimiento de traslación y rotación constante de la Tierra, no existiría una
orientación y ángulo donde se reciba de manera permanente la radiación de
forma perpendicular (a menos de que cada instante se modifica la
orientación y ángulo del panel). Sin embargo, sí se puede decir de acuerdo
a lo visto en clases, una orientación y un ángulo en donde se podría tener
un gran aprovechamiento de la radiación.
Al nuestro país estar ubicado al norte del ecuador terrestre, esto hace que
de acuerdo a los movimientos de la Tierra antes mencionados se observe el
sol hacia el Sur durante más días del año. Por esta razón, sería conveniente
ubicar el panel con orientación sur.
En cuanto al ángulo de inclinación que este debe tener, se vio en clases que
de acuerdo a algunos estudios realizados, una buena inclinación sería la
latitud del lugar en donde se va a instalar el panel más 5º. Por esta razón, la
inclinación de estos paneles con respecto a la horizontal y de acuerdo a la
latitud encontrada en el punto 1, esta debe de ser:
.
Por tanto, se deberían de instalar con una inclinación de 14,41667º viendo
hacia el sur.
3)- En el siguiente enlace se encuentra el documento “PV Module
Angles” de Richard Perez and Sam Coleman. Con base en la
información presentada en el documento, determinar el ángulo de
inclinación que deberían tener dichos paneles para las cuatro épocas
del año recomendadas por los autores:
.https://www.google.co.cr/#q=%E2%80%9CPV+Module+Angles%E2%80%9
D+de+Richard+Perez+and+Sam+Coleman
De acuerdo al artículo propuesto, se estable que:
Donde D es el ángulo de inclinación del sol y T es el número de días en
cuestión medido desde el equinoccio de verano (21 de Marzo).
Posteriormente, para calcular la inclinación del panel (A) se debe restar este
valor a la latitud (L) del lugar en donde se va a encontrar, por tanto:
Por lo tanto, dado que existen 4 estaciones distintas (aunque en Costa Rica
no son tan marcadas), se determinó el ángulo de para cada una de ellas,
dado que es lo recomendado por los autores.
Por esta razón, el ángulo durante las distintas estaciones del año para los
paneles a ubicar en el muelle de Quepos serían:
Día
T
D
L
A*
Invierno
21 de Diciembre
275
-23.49607479
9.41667
32.91274479
Verano
21 de Junio
92
23.4983565
9.41667
-14.0816865
*Dado en grados
Primavera
21 de marzo
0
0
9.41667
9.41667
Otoño
21 de setiembre
184
-0.55580149
9.41667
9.97247149
4)- Explicar cuáles serían los beneficios de colocar los paneles en una
instalación que permita ajustar el ángulo de inclinación, con relación a
una posición fija.
Como se mencionó en el punto 2, si se desea un máximo aprovechamiento
energético de los paneles, lo ideal sería que estos reciban de manera más
directa la radiación, y esto se consigue recibiendo la radiación de manera
perpendicular. Para lograr este objetivo durante todos los momentos del día,
debido a los movimientos de la Tierra, se debería ajustar la orientación y
ángulo del o los paneles. Por lo que en conclusión, los beneficios entre
paneles de ángulo de inclinación fija y de inclinación variable es el
aprovechamiento de la radiación.
Sin embargo, es importante dejar claro que también se debe evaluar cuál es
el costo de estar ajustando esta inclinación, es decir, el costo energético de
esta acción con respecto a la ganancia de energía de sí hacerlo. Si la
ganancia energética de ajustar la inclinación del panel es menor que la
energía necesaria para cambiar los paneles de posición (pensando que se
hace de manera automática), no sería conveniente ni beneficioso hacer este
tipo de ajuste.