La radiación solar sobre una superficie inclinada

La potencia incidente en un módulo fotovoltaica no sólo depende de la potencia contenida en la luz del sol, sino también en el ángulo entre el módulo y el sol. Cuando la superficie absorbente y la luz del sol son perpendiculares entre sí, la densidad de potencia en la superficie es igual a la de la luz del sol (en otras palabras, la densidad de potencia será siempre en su máximo cuando el módulo fotovoltaica es perpendicular al sol). Sin embargo, como el ángulo entre el sol y una superficie fija está cambiando continuamente, la densidad de potencia en un módulo fotovoltaica fijo es menor que la de la luz solar incidente.

La cantidad de radiación solar incidente sobre una superficie inclinada módulo es el componente de la radiación solar incidente que es perpendicular a la superficie del módulo. La siguiente figura muestra cómo calcular la radiación incidente sobre una superficie inclinada (S_módulo) dado ya sea la radiación solar medida en la superficie horizontal (S_horiz) o la medida de la radiación solar perpendicular al sol (S_incidente).

Inclinar el módulo a la luz entrante reduce la salida del módulo.

La animación muestra el cálculo de los distintos insolaciones. En cada caso, la longitud del vector da la intensidad relativa de la radiación.

Las ecuaciones que relacionan S_módulo, S_horiz and S_incidente son:

dónde
α es el ángulo de elevación; y
βes el ángulo de inclinación del módulo medido desde la horizontal

 El ángulo de elevación se ha dado previamente como:

dónde φ es la latitud; y
 δ es el ángulo de declinación previamente dado como:

dónde d es el día del año. Tenga en cuenta que a partir de las matemáticas simples (284+d) es equivalente a (d-81) que se utilizó antes. Dos ecuaciones se utilizan intercambiable en la literatura.

De estas ecuaciones una relación entre S_module and S_horiz se puede determinar como:

Las ecuaciones activas siguientes muestran el cálculo de la incidente y la radiación solar horizontal y que en el módulo. Ingrese sólo uno de S_modulo, S_horiz and S_incidente and the program will calculate the others.

El ángulo de inclinación tiene un impacto importante en la radiación solar incidente sobre una superficie. Para un ángulo de inclinación fijo, se obtiene la potencia máxima en el transcurso de un año cuando el ángulo de inclinación es igual a la latitud del lugar. Sin embargo, los ángulos de inclinación más pronunciada se han optimizado para grandes cargas de invierno, mientras que los ángulos de títulos inferiores utilizan una mayor fracción de la luz en el verano. La simulación a continuación calcula el número máximo de insolación solar como una función de la latitud y el ángulo de módulo.

El efecto de la latitud y la inclinación del módulo de la radiación solar recibida a través de todo el año en W.h.m^-2.day^-1 sin nubes. En el eje x, el día es el número de días transcurridos desde el 1 de enero El módulo de alimentación es la radiación solar golpeando un módulo inclinado. El ángulo de inclinación del módulo se mide desde la horizontal. La potencia incidente es la radiación solar perpendicular a los rayos del sol y es lo que sería recibido por un módulo que realiza el seguimiento a la perfección el sol. Encienda Horizontal es la radiación solar golpeando el suelo y es lo que sería recibido por un módulo tumbado en el suelo. Estos valores deben ser considerados como valores máximos posibles en el lugar determinado, ya que no incluyen los efectos de la cobertura de nubes. El módulo se supone que está orientada hacia el sur en el hemisferio norte y hacia el norte en el hemisferio sur. Para algunos ángulos, la luz es incidente desde la parte posterior del módulo y en estos casos la alimentación del módulo se reduce a 0.

Como puede verse en la animación de arriba, para una inclinación del módulo de 0°, el módulo de alimentación de energía y en horizontal son iguales puesto que el módulo está tumbado en el suelo. En una inclinación del módulo de 80°, el módulo es casi vertical. El módulo de alimentación es inferior a la potencia incidente, excepto cuando el módulo es perpendicular a los rayos del sol y los valores son iguales. El módulo está orientado al ecuador por lo que mira hacia el norte en el hemisferio sur y el sur en el hemisferio norte. Como módulo se mueve desde el norte al hemisferio sur (latitud = 0°), el módulo se volvió para mirar en la dirección opuesta y por lo que la curva de potencia del módulo voltea . Cuando la luz incide desde la parte posterior del módulo del módulo de alimentación se reduce a cero. Pruebe a establecer la latitud de su ubicación y luego variando la inclinación del módulo para ver el efecto sobre la cantidad de energía recibido a lo largo del año .