Tema Radiación Solar Leocadio Hontoria 1 de 16

Índice 1.CONCEPTOS Y DEFINICIONES 1.1. El Sol 1.2. Relaciones Astronómicas Sol-Tierra 1.3. Naturaleza Radiación Solar. 1.4. Cálculos de diferentes componentes. 2.OBTENCIÓN RADIACIÓN SOLAR GLOBAL 2.1. Datos Estación Meteorológica. Medidor Solar: Piranómetro. Radiación Global Horizontal. 2.2. Atlas Solar. Estación Meteorológica. Medidor Solar: Heliógrafo: Horas de Sol. Radiación Solar Global Media. 2.3. Generación sintética. Radiación Solar Global Diaria y Horaria. 2.4. Descomposición de la Radiación Global en Directa y Difusa 3.CÁLCULO RADIACIÓN SOLAR GLOBAL SUPERFICIES INCLINADAS 3.1. Método General de Cálculo. 3.2. Algoritmo Particular Leocadio Hontoria 2 de 16

CONCEPTOS Y DEFINICIONES Leocadio Hontoria 3 de 16

OBJETIVOS: 1. Conocer movimiento sol tierra 2. Distinguir Componentes Radiación Solar Leocadio Hontoria 4 de 16

* Sol = Estrella = Horno Nuclear El Sol * Sol = Estrella = Horno Nuclear * Distancia Tierra-Sol: 150 millones de km * Luz solar tarda 8 minutos en llegar a la tierra * Diámetro: 1.400.000 km (>100 planeta tierra) * Masa: 300.000 planetas tierra * Temperatura superficial: 5600 K * Vida: 5.000 millones de años * Horno Nuclear: Transforma Masa en Energía según la ecuación E = mc2 * Radiación que llega a la tierra: En la atmósfera exterior: 1.4 kW /m2 A la superficie terrestre: 1.0 kW /m2 * Luz = Onda electromagnética: visible, infrarrojo ultravioleta, rayos X, etc: espectro solar Leocadio Hontoria 5 de 16

Relaciones Astronómicas Sol Tierra I 21/22 Junio Solsticio Verano 21/22 Diciembre Solsticio Invierno 20/21 Marzo Equinoccio Primavera 22/23 Septiembre Equinoccio Otoño Afelio Perihelio 1 UA 1.017 UA 0.983 UA Movimiento de la tierra alrededor del sol Leocadio Hontoria 6 de 16

siendo n = número de orden del día . Por ejemplo Relaciones Astronómicas Sol Tierra II * Declinación: Angulo formado por el plano del ecuador terrestre y la eclíptica : . * Excentricidad: Cociente entre la distancia sol tierra media (UA) y la distancia en cualquier instante elevado al cuadrado. o = (ro/r)2 Variación de la declinación: Solsticio de verano: 23.45 Solsticio de invierno: -23.45 Equinoccios: 0º Variación de la excentricidad Afelio 1.017 UA Perihelio 0.983 UA (º) = 23.45 sen [2·π (n + 284) / 365] o = 1 + 0.033 cos (2·π·n / 365) siendo n = número de orden del día . Por ejemplo 1 de enero n=1 31 de diciembre n=365 Leocadio Hontoria 7 de 16

Relaciones Astronómicas Sol Tierra III ZENIT TRAYECTORIA APARENTE DEL SOL O ZS wp  + s s S N - s ws PROYECCIÓN DE LA TRAYECTORIA DEL SOL E Leocadio Hontoria 8 de 16

Hora Solar o Ángulo horario ( )   HO -12 +AO Relaciones Astronómicas Sol Tierra IV Latitud del lugar:  Declinación solar  (º) = 23.45 sen [2·π (n + 284)/365] Excentricidad o o = 1 + 0.033 cos (2·π·n / 365) Altura Solar  Distancia Zenital ZS cos zs = sen  sen  + cos  cos  cos  =sen  Ángulo Acimut s cos s = (sen  sen  - sen ) / (cos  cos ) Hora Solar o Ángulo horario ( )   HO -12 +AO Hora Solar o Ángulo horario salida ( s)  s = -arccos (-tg  tg ) Hora Solar o Ángulo horario puesta ( p)  p = -  s Leocadio Hontoria 9 de 16

Naturaleza Radiación Solar Extraterrestre Bo Atmósfera Difusa D Directa B Superficie Receptora Albedo R Global = Directa + Difusa + Albedo G = B + D + R Índice de Claridad KT =G/Bo Fracción de Difusa KD =D/G Leocadio Hontoria 10 de 16

Nomenclatura y Notación * Radiación: sentido genérico * Irradiación: energía kWh/m2 * Irradiancia: potencia kW/m2 * Intensidad: irradiancia en una determinada dirección y contenida en la unidad de ángulo sólido kW/m2/sr * Insolación: cuando la fuente es el sol Radiación Extraterrestre Bo * Extraterrestre sobre superficie horizontal Bo(0) Radiación Global G * Global sobre cualquier superficie G(,) Radiación Directa B * Directa Horaria Bh Radiación Difusa D * Difusa Horaria Media Mensual Dhm Radiación Albedo R * Albedo Diaria Rd Leocadio Hontoria 11 de 16

Radiación Extraterrestre. Cálculos Teóricos Radiación Extraterrestre a lo largo de una hora: Boh = Bo o cos ZS Radiación Extraterrestre a lo largo de un día : Bod (0) = 24 /  Bo o cos  cos  (s cos s - sen s) Medias Mensuales Bohm = 1/(n1-n2)  Boh Bodm = 1/(n1-n2)  Bod Siendo Bo = 1.367 W/m2 = constante solar Leocadio Hontoria 12 de 16

Radiación Directa. Cálculos Teóricos Radiación Directa a lo largo de una hora: Bh = Bo´ o cos ZS Radiación Directa a lo largo de un día : Bd (0) = 24 /  Bo´o cos  cos  (s cos s - sen s) Medias Mensuales Bhm = 1/(n1-n2)  Bh Bdm = 1/(n1-n2)  Bd Siendo Bo´= 1.000 W/m2 = constante solar superficie Leocadio Hontoria 13 de 16

Radiación Difusa y Albedo Cálculos Teóricos Se deben utilizar una serie de modelos como son: * Modelo de Liu-Jordan * Modelo de Temps y Coulson * Modelo de Klucher * Modelo de Hay y Mckay * Modelo de Pérez Es necesario conocer la radiación global Radiación Albedo Es necesario conocer la radiación global. Leocadio Hontoria 14 de 16

Saber Calcular Declinación y Excentricidad Resumen Saber Calcular Declinación y Excentricidad Saber Calcular Posición del Sol (Altura y Azimut) Saber Calcular Hora de Salida/Puesta del Sol (Duración del Día) Saber Calcular Radiación Extraterrestre Leocadio Hontoria 15 de 16

Bibliografía E. Lorenzo. Electricidad Solar. UPM. 1994. M. Iqbal. An introducion to Solar Radiation Academic Press. 1980. E. Lorenzo. Electricidad Solar. UPM. 1994. Duffie & Beckman. Solar Enginnering of Thermal Processes Wiley& Sons.1991. M. Alonso. Sistemas Fotovoltaicos. SAPT Publicaciones Técnicas. 2001. Leocadio Hontoria 16 de 16