Una nueva técnica para conseguir el ángulo de inclinación correcto

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Christian Stefano Schuster, investigador de la Universidad de Nueva York, propone una nueva técnica para calcular la inclinación angular óptima de los paneles fotovoltaicos para una superficie plana en un lugar específico.

Tal y como describe en el artículo «The quest for the optimal angular-tilt of terrestrial solar panels or their angle-resolved annual insolation», publicado en el sitio web de ScienceDirect, el nuevo enfoque se basa en múltiples conjuntos de datos obtenidos por satélite de libre acceso, que Schuster afirma que pueden seguir los niveles de insolación total de todo el cielo con un espectro solar global que cambia a lo largo de muchos años.

«Mientras que los perfiles de insolación anuales resueltos en el tiempo pueden variar considerablemente entre sí, el perfil del ángulo solar resuelto resulta ser robusto a las condiciones climáticas e incluso es independiente del lugar para los paneles inclinados en latitud», afirmó.

Evaluación del espectro solar correcto

Schuster subrayó que, para obtener la inclinación angular correcta, los instaladores deberían considerar no solo la altitud geográfica, latitud y longitud de un sitio, sino también la rotación de la tierra, la oblicuidad, la excentricidad orbital y la traslación del sol.

También dijo que las temperaturas extremas, los niveles más altos de contaminación atmosférica, la intensificación de la crisis hídrica y la desastrosa dinámica de los ríos también pueden tener consecuencias para el espectro solar y el albedo zonal. «Al final, el espectro solar real sigue siendo el parámetro clave que hay que conocer, porque todos los demás parámetros dependen directa o indirectamente de él», especificó el investigador.

Se dice que el modelo propuesto es capaz de producir perfiles de irradiación realistas, pero no es capaz, según Schuster, de coincidir con los datos de observación del mundo real. «Por ejemplo, las simulaciones individuales en lugares cercanos no se correlacionarían», declaró.

Sin embargo, puede analizar con precisión el nivel de insolación en función de la inclinación angular, así como la dependencia del ángulo solar.

Comparación de los espectros solares

Schuster ha utilizado su método para comparar los espectros solares promedio a largo plazo en distintas ubicaciones climáticas como Trondheim (Noruega), París (Francia), El Cairo (Egipto) y Nairobi (Kenia), que fueron elegidos como representativos de diferentes características climáticas. «Mientras que el espectro de Nairobi experimenta cualitativamente la mayor pérdida de energía en el infrarrojo cercano, los espectros de Trondheim y París son los que más sufren en el rango visible; en cambio, el espectro de El Cairo se parece más a la norma AM 1,5G, porque aparentemente difiere de ella solo por un factor de escala de 0,6», señala el documento.

El espectro solar del estándar AM 1.5G diseñado por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía de EE.UU. es uno de los dos estándares existentes definidos para uso terrestre y está diseñado para módulos de estructura metálica plana y tiene una potencia integrada de 1000 W/m2.

Factores medioambientales

El autor del artículo afirmó que la inclinación angular óptima de un panel solar sobre el suelo puede averiguarse aumentando su nivel de insolación anual, y que los datos de recursos solares son también un factor decisivo. Cita el hielo, la nieve, los ciclos diarios de calor y frío o la suciedad causada por el polvo endurecido, la arena, la suciedad, el polen, las hojas y las caídas de pájaros como factores ambientales que tienen un gran impacto en la producción de energía útil de un sistema de energía solar a lo largo de su vida útil.

«Si los factores ambientales y las limitaciones de la instalación impiden una definición clara o la aplicación de la inclinación angular óptima, el nivel de insolación anual podría ser mejor aprovechado por el enfoque inverso: para una inclinación angular determinada, las propiedades de reflexión del panel se optimizan para su perfil de insolación anual con resolución angular, ya que depende en gran medida de factores astronómicos», declaró el investigador.

Schuster cree que los resultados de su estudio pueden ayudar a desarrollar métodos innovadores de optimización del rendimiento para la instalación de sistemas fotovoltaicos.

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