Coordenadas y carta solar

Cualquier estudio de instalación de energía solar (fotovoltaica o térmica), requiere, además de unos conocimientos propios, sobre cálculo, dimensionamiento, especificaciones de materiales, legalización, etc… entender la física del movimiento de la tierra alrededor del sol o viceversa (si tomamos como referencia la tierra). En este post vamos a tratar de explicar la posición del sol mediante sus coordenadas «azimut» y «elevación» y cómo podemos generar de forma sencilla y rápida una «carta solar».

Coordenadas solares

El movimiento de la tierra alrededor del sol describe una órbita elíptica, cuyo punto más alejado se denomina «Afelio» (unos 152.096.154 km) y el punto más cercano «perihelio» (unos 147.099.586 km). Este movimiento se realiza sobre un plano denominado «eclíptica»

Órbita descrita por la tierra alrededor del sol.

Fijando la tierra, el movimiento del sol se realiza sobre una superficie esférica que denominamos «esfera celeste» y formando un ángulo constante de 23,45º.

Movimiento aparente del sol

Por lo tanto, el sol siempre tendrá una posición que podemos definir mediante las denominadas coordenadas solares, que en este caso serán dos ángulos:

Acimut (α): ángulo medido en el plano horizontal formado por el sol y la dirección sur (hemisferio norte). En el hemisferio sur la referencia se toma con la dirección norte.

Elevación (β): ángulo medido en el plano vertical formado por lo rayos del sol con respecto a la horizontal.

Una herramienta fundamental, aunque escasamente empleada en el sector de la energía solar, es la denominada «carta solar», una representación bidimensional de las diferentes trayectorias recorridas por el sol vistas desde un punto fijo. En el eje horizontal se representa el acimut, y en el vertical la elevación. Por lo tanto, la carta solar es características de cada lugar.

Cada curva con forma de campana (color azul) representa un día concreto. En esta carta solar, está representado el día 20 de cada mes (Julio=mayo, agosto=abril, etc.), cualquier otro día es necesario interpolar entre las curvas correspondientes. Las líneas rojas representan la hora solar (no la hora local).

Por lo tanto, de la gráfica anterior (en Alhaurín de la torre, Málaga), podemos extraer la siguiente información:

  • El 20 de febrero el sol sale a las 06:40 h y se pone a las 05:30 (recuerda, hora solar).
  • La elevación máxima que tenemos es de 77º, y se produce el día 21 de junio.

Carta solar

En internet podemos encontrar algunas herramientas que nos proporciona la carta solar para el lugar que queramos. También nos indican el ángulo de acimut y elevación para la hora y el día deseado.

  • Suncalc: es una aplicación que muestra el movimiento del sol sobre un mapa en el lugar y el día que queramos. Podemos movernos por las horas del día y ver la posición del sol.

Sun earth tools: esta aplicación online, a partir de los datos de entrada de lugar (seleccionado sobre un mapa), el día y la hora, obtener la carta solar y varias tablas con los valores de acimut y elevación. Además, podemos dibujar un perfil de sombras que nos permite saber las sombras que tendremos y en qué días. También se puede descargar toda la información en pdf.

  • Sun path chart program (Solardat de la Universidad de Oregon): Este programa crea gráficos de trayectoria solar en coordenadas cartesianas para fechas «típicas» de cada mes y una sola fecha que especifique. Puede seleccionar si las horas se trazan utilizando la hora estándar local o la hora solar. Además, hay varias opciones disponibles que le permiten modificar la apariencia del gráfico.
    El resultado se puede exportar a PDF y a PNG.

Aquí para saber cómo cumplimentar los datos de entrada.

  • Solea-2. Es un software sencillo que necesita ser instalado en el ordenador. Hay poca información de su autor. La herramienta, además de calcular la carta solar, permite obtener la radiación solar en W/m2.

Espero que les haya sido útil. Nos vemos en la siguiente.

Gracias

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