La Energía Solar

La Energía Solar
Características de la radiación solar
La energía radiante procedente del sol incide sobre la superficie de la tierra, siendo el motor fundamental del clima, y también puede incidir sobre la superficie exterior de los cerramientos, ya sea directamente, difuminada por la atmósfera o reflejada por el entorno, generando flujos de calor de magnitud considerable.
La magnitud delcalentamiento producido depende fundamentalmente de la posición del sol, de la intensidad de la radiación procedente del sol, del estado de la atmósfera y de otros parámetros ambientales que serán estudiados en sucesivos apartados. También tiene influencia las características de la superficie absorbente, tales como orientación, inclinación, absortancia del los cerramientos y el entorno.
Movimientoaparente del sol
Es de conocimiento general que el sol sale por el este, al mediodía se levanta sobre el sur y se pone por el oeste, y también que los días de verano son mas largos que los de invierno. Sin embargo, para el estudio científico de la influencia del soleamiento es preciso determinar con suficiente precisión la posición del sol en la bóveda celeste para cualquier localidad, fecha einstante del día.
Afortunadamente, el movimiento aparente del sol en el espacio está regido por las leyes de la mecánica celeste, y sus relaciones geométricas se expresan en fórmulas de trigonometría esférica, en función de la latitud del lugar ϕ , la declinación de la época del año δ y el ángulo horario ω del instante del día, parámetros que se describen a continuación.
La latitud ϕ es el arco queexiste entre el paralelo que pasa por el lugar y el ecuador. La latitud media de la Isla de Gran Canaria se puede estimar en 28º norte.
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Fig. ..1.2 Movimiento y declinación de la Tierra respecto al Sol.
La declinación δ es el ángulo formado por el plano del ecuador y el plano de la órbita terrestre, debido a la inclinación del eje de la tierra. La declinación es función de la fecha,siendo máxima en el solsticio de verano (δ = +23.45º el 22 de junio), nula en los equinoccios (δ = 0º el 22 de marzo y el 22 de septiembre), y mínima en el solsticio de invierno (δ = -23.45º el 22 de diciembre). La declinación se puede estimar analíticamente para cualquier fecha del año con suficiente precisión considerando que es una función sinusoidal del día ordinal del año d (1 a 365) con valornulo el 22 de marzo (81º día del año) mediante la siguiente expresión:
Ec. .1 [pic]
El ángulo horario ω es el formado entre la posición del sol a la hora considerada y su posición al mediodía, medido sobre el círculo de su órbita. El sol recorre 15º a la hora (360º en 24 horas), y se mide a partir del mediodía (12:00 hora solar local), con ángulos negativos antes del mediodía y positivos despuésdel mediodía. Para determinar el ángulo horario se usa la siguiente expresión en función de la hora solar local ts (0:00 a 24:00 horas):
Ec. .2 ω = 15 (ts - 12)
Ya que por definición el mediodía solar local (12:00) es el instante que el sol está en el cenit de su recorrido, no es necesario realizar correcciones debido a la hora legal o la ecuación del tiempo.
Cálculo de la posición del sol
Laposición del sol en el cielo se suele determinar por la elevación del sol sobre el horizonte o altura solar A, y por el ángulo entre la proyección del sol sobre el horizonte y el sur, llamado azimut Z, midiéndose con valores negativos hacia el este y con valores positivos hacia el oeste. Estos ángulos dependen de la latitud ϕ , de la declinación δ y del ángulo horario ω .
 
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Fig. .3Definición de la altura A y el azimut Z solar.
La altura solar A se pueden determinar por la expresión:
Ec. .3 [pic]
El azimut Z se pueden determinar por la expresión:
Ec. .4 [pic]
Esta ecuación del azimut presenta dificultades de cómputo ya que la función del arco del seno no discrimina cuando el azimut es superior a 90º, valores que se pueden dar a primeras y últimas horas del día en época de...