Radiación sobre una superficie inclinada - Arturo Lara

Vista previa del material en texto

5.2. Radiación sobre una superficie inclinada
Se puede calcular el valor medio anual de la irradiación global diaria sobre una
superficie inclinada, con fórmulas sencillas, partiendo de los valores medios anua-
les de la irradiación global diaria horizontal [G^ (0)] de la tabla 1.3, utilizando
como datos de partida la latitud de la localidad y la inclinación óptima (Po(1() de
la superficie del generador.
La irradiación global anual que se obtiene sobre la superficie con inclinación óp-
tima y acimut cero es:
Gfl(0)
[4] Ga(p(,p() - t _ 4,46. lcri.	1)19 . ío-4 . £2*
Ga(P„p[): valor medio anual de la irradiación global sobre superficie con inclinación óptima (kW-h/m2)
Gu(0): media anual de la irradiación global horizontal (kW • h/m2)
P„p,:	inclinación óptima de la superficie (°)
Factor de irradiación (FI)
Siempre que sea posible se debe orientar la superficie del generador de forma óptima (a = 0° y Popt). Sin embargo este requisito no siempre se puede cumplir. Pueden condicionar la orientación de la superficie, la integración arquitectónica, la resistencia al viento, la acumulación de nieve, etc.
Para considerar estas pérdidas, debidas a la inclinación y orientación no óptimas, se aplica un coeficiente de reducción de la energía denominado factor de irradiación (FI) y que se calcula con las expresiones siguientes:
Para ángulos de inclinación: 15° < P < 90° :
[5] FI = 1 - [1,2 • 10-4 (p - po/,t)2 + 3,5 • 10-5 • a2]
EJEMPLO
Calcular la irradiación global anual que recibe una superficie con inclinación óptima y acimut cero instalada en León.
Solución:
De la tabla 1.3, para León se obtiene: Latitud, 0 = 42,58°. Valor medio anual de la irradiación global diaria horizontal, Gj, (0) = 4,02 kW-h/m2.
Inclinación óptima: popt = 3,7 + 0,69 • |<f>| = 3,7 + 0,69 ■ 42,58 = 33,08°
Irradiación global anual horizontal:
Ga(0) = 365 ■ Gja(0) = 365 • 4,02 = 1.467,3 kW-h/m2
Irradiación global anual para la superficie con inclinación óptima:
r,R X 	Ga(0)
,i,Popt 1 -4,46- 10^-popt- 1,19- lO-4^
= 7	.	J	.n-ú nnonZ = 1 - 716,09 kW • h/m2
1 - 4,46 • 10"4 ■ 33,08 - 1,19 • 10~4 • 33,082
Módulos fotovoltaicos
21
Para ángulos de inclinación: p < 15o:
[6] FI = 1 - [1,2 • 10-4 (P - Popt)2]
Fl: factor de irradiación (sin unidades)
p: inclinación real de la superficie (°)
PofIt: inclinación óptima de la superficie (°)
a: acimut de la superficie (°)
La irradiación sobre la superficie con inclinación y acimut no óptimos se calcula t multiplicando la irradiación sobre la superficie con inclinación óptima por el factor de irradiación:
[7] Ga(ot, P) = FI • Ga(popt)
Ga(a, P): valor medio anual de la irradiación global sobre superficie con inclinación y acimut no óptimos (kW ■ h/m2)
Ga(Popt): valor medio anual de la irradiación global sobre superficie con inclinación óptima (kW • h/m2) y acimut cero.
FI:	factor de irradiación (sin unidades)
EJEMPLO ?
Calcula el valor medio anual de la irradiación sobre una superficie situada en Málaga, inclinada un ángulo de 40° y orientada 20° hacia el Oeste.
Solución:
De la tabla 1.3, para Málaga se obtiene: Latitud, ó = 36,72°. Valor medio anual de la irradiación global diaria horizontal, Gd<¡ (0) = 4,63 kW • h/m2.
Inclinación óptima: popf = 3,7 + 0,69 • |<|>| = 3,7 + 0,69 • 36,72 = 29,04°
Irradiación global anual horizontal:
Ga(0) = 365 • Gda(0) = 365 • 4,63 = 1.689,95 kW • h/m2
Irradiación global para la superficie con inclinación óptima:
n \ _	Ga(0)
1 _ 4,46 . -10^». |3opf _ -I -19 . -10-». P2pf
= 1 - 4,46 • 10-4 • 29,04 - 1,19 - 10 4 - 29,042 * 1 -90 5'85 kW ’ h/m2
Factor de irradiación para inclinación p = 40° y acimut a = 20°:
FI = 1 - [1,2 • 10-4 (P - Popr)2 + 3,5 • 10"5 • a2] =
= 1 -[1,2 • 10-4 (40 - 29,04)2 + 3,5 • 1Q"5 • 2O2] = 0,9715
Valor medio anual de la irradiación global diaria sobre la superficie:
Ga(a, P) = FI • Ga(Popr) = 0,9715 • 1.905,85 = 1.851,5 kW • h/m2