Posición del sol y generación de energía solar

Apagón electricidad en Texas

Cuando somos niños, a todos nos dicen lo mismo: el sol sale por el este, se asienta en el cielo al mediodía y se pone por el oeste. Este aforismo hace que los movimientos del sol suenen bastante sencillos.

Sin embargo, el camino tomado por el sol es un poco más complejo que eso. La tierra tiene una inclinación natural y una órbita elíptica alrededor del sol, lo que significa que el sol en realidad se mueve por el cielo de manera diferente según el lugar donde vives y la época del año.

En esta publicación de blog, exploramos lo que significa el cambio de posición del sol para la generación de energía solar, así como también cómo puede colocar sus paneles para obtener el máximo rendimiento. También explicaremos cómo el mejor ángulo del panel solar se basa en diferentes factores. Finalmente, examinamos cuán importante es realmente lograr el ángulo óptimo.

Pero antes de comenzar, una nota rápida: el ángulo del panel solar también se conoce como inclinación del panel solar. Verá que los términos se usan indistintamente, tanto en este artículo como en Internet.

¿Qué significa «ángulo del panel solar»?

El ángulo del panel solar es otra forma de describir la inclinación vertical de su sistema fotovoltaico. Cuando un sistema solar está nivelado con el suelo, no tiene inclinación. Si está de pie, perpendicular al suelo, está en un ángulo de 90°.

El ángulo del panel solar puede afectar la cantidad de electricidad solar que genera y se basa en dos factores: la latitud y la temporada.

Optimizar y ajustar la inclinación de su panel solar de acuerdo con estos factores puede ayudarlo a maximizar su producción de energía solar.

¿Cuál es la mejor inclinación del panel solar para su latitud?

El ángulo de inclinación aumenta con la latitud: cuanto más lejos esté su casa del ecuador, mayor debería ser su ángulo de inclinación.

Por ejemplo, en estados ubicados en latitudes más bajas (como Arizona y Hawái), el sol está más alto en el cielo. En estos estados, los paneles solares fotovoltaicos requieren una inclinación baja para capturar la luz solar directa.

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Por el contrario, para los estados en latitudes más altas, como Minnesota y Oregón, el sol está más bajo en el cielo. En esos estados, los paneles solares fotovoltaicos deben instalarse en ángulos de inclinación más altos para recibir la máxima luz solar.

Inclinación del panel solar en función de la posición del sol. Credito de imagen: EIA

El ángulo de inclinación óptimo aumenta con la latitud. Fuente de imagen: EIA

¿Cómo puede determinar el ángulo óptimo para los paneles solares en su estado?

Hay una regla general simple para calcular el mejor ángulo de inclinación para paneles solares de montaje fijo. Reste 15 grados de la latitud en su ubicación durante el verano y agregue 15 grados a su latitud durante el invierno.

Para un método preciso, utilice la segunda fórmula de esta página para calcular el ángulo de inclinación.

Por ejemplo, en el Área de la Bahía de San Francisco, el mejor ángulo de inclinación del panel solar es de 22 a 23 grados. Para Los Ángeles, una inclinación del panel solar de 19 grados funciona mejor.

Estos ángulos le darán el mejor rendimiento general a lo largo del año si opta por una instalación fija. De hecho, es posible aumentar aún más la producción de energía ajustando los paneles solares según la temporada; lo explicamos en la siguiente sección.

¿Cuál es la mejor inclinación del panel solar para cada temporada?

El ángulo del sol no solo cambia según las diferentes latitudes, sino también con el cambio de estaciones. Como se muestra en la siguiente ilustración, el sol está más bajo durante los meses de invierno y más alto en los meses de verano.

Esto significa que si desea asegurarse de que sus paneles solares estén siempre colocados para una exposición máxima a la luz solar, deberá ajustarlos para cada estación.

La siguiente tabla muestra el ángulo óptimo del panel solar para varios estados de los EE. UU. durante el invierno, la primavera/otoño y el verano.

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Ángulos de panel solar óptimos para varias ciudades de EE. UU.

EstadoCiudadInviernoFin de la primaveraEl verano
CaliforniaLA32°56°80°
Nueva YorkNueva York26°49°72°
Arizonatucson34°58°82°
Floridamiami40°64°88°
Texasdallas34°57°80°
New JerseyCiudad Atlántica28°51°74°
ConnecticutGreenwich26°49°72°
Virginiarichmond30°53°76°
MichiganRedford24°48°72°

Un sistema a 40° de latitud disfruta de un impulso energético significativo del 4,1 % si se ajusta solo dos veces al año.

Dos ajustes adicionales para la primavera y el otoño pueden producir un rendimiento adicional del 0,5 %; consulte a continuación.

Cómo afecta el cambio de ángulo a la salida del panel solar

Instalación fijaAjustado 2 temporadas4 temporadas ajustadas
Salida como % del óptimo71,1%75,2%75,7%*

Sin embargo, ajustar sus paneles solares cuatro veces al año (o incluso dos veces) no es una tarea sencilla. Después de todo, la mayoría de los paneles solares están montados en el ángulo fijo del techo y no se pueden ajustar.

La única forma de ajustar fácilmente los paneles solares es utilizar un sistema de montaje en tierra e instalar paneles solares con seguimiento de eje. Sin embargo, hay una gran desventaja en este enfoque: si bien aumenta la producción solar, aumenta mucho más sus costos. Como resultado, actualmente no vale la pena invertir en seguidores del eje solar.

Ahora, ¿se pregunta por qué solo obtiene el 75,7 % de la producción óptima después de ajustar cada temporada? Esto se debe a que la cantidad restante solo se puede lograr ajustando la dirección del panel solar durante el día.

¿Cómo afecta la producción solar tener un ángulo de techo poco profundo frente a uno empinado?

Si compara la producción producida por los paneles solares durante un año, encontrará que hay una diferencia relativamente pequeña entre los paneles instalados en un techo poco profundo (15 grados) y uno empinado (45 grados).

Esto se debe a que los diferentes lanzamientos se equilibrarán a lo largo de las temporadas. Los paneles solares en un techo poco profundo capturan más luz solar durante la temporada de verano, mientras que los paneles solares en un techo empinado producirán más energía durante el invierno.

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Si bien puede usar rastreadores de paneles solares para mantenerlos en el ángulo óptimo en todo momento, los costos y las complicaciones involucradas no valen la pena en la mayoría de los casos.

Por lo tanto, en estados amigables con la energía solar como California, la mayoría de los propietarios encuentran que vale la pena invertir en sistemas solares, sin importar el ángulo en el que estén instalados.

Esto se evidencia por Estadísticas solares de California como se muestra a continuación en este gráfico de la Administración de Información de Energía.

El panel solar de montaje fijo se inclina para hogares en California Gráfico. Fuente de imagen: EIA

Conclusión: el ángulo del panel solar importa, pero no tanto

El rendimiento de los paneles solares se ve afectado por su ángulo de inclinación. Para extraer la máxima potencia de un sistema fotovoltaico, tendría que ajustar el ángulo según la latitud y la estación.

En situaciones reales, a menudo tiene que lidiar con ángulos de techo fijos donde no hay opción para ajustar o inclinar los sistemas solares.

Debido a esto, los sistemas solares se instalan en una variedad de ángulos de inclinación como un medio para adaptarse a una variedad de inclinaciones de techo que se encuentran en los hogares, lo que ahorra dinero a los propietarios.

El ángulo óptimo del panel solar puede aumentar la producción, pero no lograrlo no es un factor decisivo.

Conclusiones clave
  • El término «ángulo del panel solar» se refiere a la inclinación vertical de su sistema de paneles solares.
  • La trayectoria del sol en el cielo cambia todos los días, lo que afecta la producción de los paneles solares.
  • El ángulo óptimo del panel solar varía según la latitud.
  • Cambiar el ángulo del panel solar según la temporada puede aumentar la producción de energía, pero puede aumentar significativamente los costos.
  • Los paneles solares se pueden instalar en techos en diferentes ángulos, o incluso completamente planos, y aún así ahorrar dinero a los propietarios.
Pablo Ruiz