Energia Solar

La Energía Solar aplicada al hábitat. Una mirada desde la Ingeniería

Alfredo Esteves Laboratorio de Ambiente Humano y Vivienda INCIHUSA – CONICET Universidad de Mendoza

24/06/2009

El sol
El sol se encuentra a 150 x 106 km de la Tierra. Es gas. Reactor de fusión nuclear produce temperaturas de 5800°C en su superfice. La energía demora 8´en llegar desde el sol. La potencia media almediodía es de 1000 W/m² s/plano perpendicular
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Espectro de radiación térmica

El espectro de radiación de interés en aplicaciones térmicas abarca la radiación del espectro visible, infrarojo cercano e infrarojo lejano y parte del UV. Es interesante notar que la energía originada en el sol es como rayos gamma que luego va perdiendo su energía hasta llegar al espectro solar.24/06/2009

Espectro de radiación solar

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Transmisión atmosférica

Curvas de transmisión de la atmósfera para diversas alturas del sol (relativas al aire seco a nivel del mar, excepto la capa para 5 km). Linea de trazos corresponde a la ausencia de ozono.

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Radiación directa y difusa

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Radiación solar en Argentina

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Dirección de losrayos solares
Mientras más perpendicular a los mismos, mayor será la radiación recibida o menor la superficie necesaria En invierno, para un plano de 48º de inclinación al Norte, recibiríamos 11530 KJ/m2.día (Bahía Blanca)

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Carta Solar para Bahía Blanca

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Intensidad Solar
Intensidad de Radiación Solar - Bahía Blanca 25000 22500 20000 17500 15000 12500 10000 7500 50002500 0 Radiación Solar [MJ/m2.día]

Varía de Invierno a Verano En Mendoza podemos recibir (sobre superficie horizontal): 5.4 MJ/m² en Junio (día claro) MJ/m² en Diciembre (día claro) Una estufa de cuarzo (1200W) encendida durante 6 hrs = 25MJ
ENE FEB ABR JUN AGO NOV SET MAR MAY OCT JUL DIC

Número medio de días
20 15 10 5 0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN claros JUL AGO SEP OCT NOV DIC

cubiertos24/06/2009

Dirección de los rayos solares
La inclinación óptima para colectores solares con temperaturas moderadas será:
Para aplicación anual: latitud + 10° en Bahía Blanca 48° Para aplicación invernal: latitud + 20° en Bahía Blanca 58° Para aplicación de verano: latitud - 10° en Bahía Blanca 28° Para altas temperaturas, como cocción, se requiere corrección permanente de la orientación24/06/2009

Colectores de energía solar

cubierta Absorbedor o colector Aislante térmico carcaza

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Materiales para cubierta
El material de las cubiertas transparentes, al incidir la radiación solar sobre ellos, parte transmite la radiación solar, en parte se absorbe y en parte de refleja. La transmitancia es la relación de la radiación transmitida sobre la radiaciónrecibida. Es función del espesor de la muestra, del ángulo de incidencia y del coeficiente de extinción. Estos parámetros se relacionan a través de la Ley de Bourguer. τ= exp(-L*K/cos(Φ)) Donde: L = espesor; K = coef. De extinción y Φ ángulo de incidencia

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Transmitancia globales y coeficiente de extinción

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Materiales de cubierta
Es bueno analizar las propiedadesópticas. Pero también tiene que ver el costo de cada uno de los materiales. En general, el vidrio ha sido reemplazado por las mantas plásticas, sobretodo en el agro y cuando no está comprometido por la temperatura elevada. El vidrio tiene características excelentes en cuando a su comportamiento frente al UV y a la temperatura del aire.

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Espectro para un acrílico de 3 mm

24/06/2009Espectro para vidrio de 2.8 mm

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Espectro para vidrio de 9.8 mm

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Espectro para Vidrio de pyrex
Vidrio con borosilicatos que le confieren mayor resistencia mecánica y térmica, pero el costo resulta considerablemente mas alto.

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Espectro para el policarbonato
Tiene un corte por debajo de 0.34 para mejorar su comportamiento ante el UV. Tiene...