Cuál es el mejor ángulo para los paneles solares

Mejor ángulo para los paneles solares

Bienvenido a este artículo informativo.

¿Quieres construir un sistema de energía solar realmente eficiente pero no sabes cómo evaluar la correcta orientación de los paneles solares y cómo calcular el ángulo de inclinación perfecto?

No hay problema, en esta página encontrarás toda la información y consejos que te permitirán conocer paso a paso la orientación correcta (ángulo acimutal) y la mejor inclinación de tus paneles (ángulo de inclinación) según el periodo estacional en el que tengas mayor demanda de electricidad y según la ubicación geográfica donde quieras instalar el sistema de energía solar.

De hecho, gracias a una fórmula matemática y a nuestro mapa de latitud de Estados Unidos, aprenderá a calcular la inclinación óptima para su ciudad tanto en verano como en invierno, sin perder tiempo y de forma gratuita.

¿En qué dirección deben orientarse los paneles?

A la hora de diseñar un sistema de energía solar es fundamental elegir el lado del tejado en el que montar los paneles. Por lo tanto, debemos saber en qué lado hay mayor radiación solar durante todo el día para tener la máxima producción de energía posible. Dado que los paneles solares son más productivos cuando los rayos del sol son perpendiculares a su superficie, la orientación ciertamente mejor es la que da directamente al SUR (ángulo acimutal = 180 °). Por el contrario, en los países del hemisferio sur (como Sudáfrica y Australia), la mejor orientación es la verdadera NORTE.

En el caso de que la instalación en la dirección Sur no sea posible o tengamos problemas de sombra (como un árbol muy alto), es posible cambiar ligeramente la orientación de los paneles.

De hecho, es útil saber que, si los paneles solares están orientados fuera del sur verdadero, hasta un máximo de 45° (sureste y suroeste), la producción anual sufre una reducción bastante limitada (1-3%). La radiación solar que reciben los paneles es casi la misma. Sin embargo, si los paneles se giran en un ángulo superior a 45° con respecto al sur verdadero, la producción empieza a disminuir considerablemente.

A los 90° con respecto al sur verdadero (por lo tanto, al este y al oeste), la producción puede descender hasta un 30%. Este descenso se debe a que los paneles solares, durante la mayor parte del día, están expuestos a una luz solar débil y no perpendicular. Estos paneles producirán ciertamente energía solar, pero en menor medida que los paneles orientados directamente al sur.

¿Cuál es el ángulo de inclinación óptimo para los paneles solares?

Bueno, ahora que sabemos que la dirección óptima es el sur, tenemos que encontrar el ángulo de inclinación óptimo.

En primer lugar, en la elección del ángulo de inclinación de los paneles solares en el tejado de una casa estamos obligados a satisfacer dos necesidades básicas: la necesidad de producción de energía y la necesidad de un resultado final estético y duradero. El tejado de una casa ya tiene su propia inclinación y pendiente, por lo que hay que buscar un compromiso entre estas dos necesidades. Conocer el ángulo óptimo a efectos de producción nos permitirá elegir el mejor compromiso para nuestra instalación.

Si, por el contrario, desea construir la estructura para una marquesina con paneles solares o la estructura para un sistema solar montado en el suelo o para una innovadora plaza de aparcamiento cubierta por múltiples paneles cableados en serie o cableados en paralelo, esta guía le será muy útil en la fase de diseño de la estructura, ya que le proporcionará el ángulo de inclinación óptimo de la estructura con respecto al plano horizontal.

En el ángulo de inclinación óptimo que tendrán nuestros paneles solares influyen esencialmente dos factores:
– la latitud del lugar geográfico donde queremos montarlos
– la época del año en la que necesitamos más energía

¿Cómo afecta la latitud al ángulo de inclinación?

Como he dicho antes, cuanto más perpendicular esté un panel solar a los rayos del sol, más electricidad producirá. La máxima producción de energía se consigue al mediodía, cuando el sol alcanza su máxima altura en el horizonte. Por lo tanto, necesitamos conocer, a lo largo del año, la altitud máxima y mínima del sol al mediodía para saber cuántos grados tienen que estar inclinados nuestros paneles. Para ello, vienen en nuestra ayuda dos días especiales del año.

Como muchos de vosotros ya sabéis, hay un día del año en el que tenemos menos horas de luz y un día del año en el que tenemos más horas de luz. Estos días se llaman …
– solsticio de invierno
– solsticio de verano

El solsticio de verano, en el que tenemos más horas de luz, es el 20 o 21 de junio y el sol del mediodía está a su mayor altura anual (ver figura); mientras que el solsticio de invierno, en el que tenemos menos horas de luz, es el 21 o 22 de diciembre y el sol del mediodía está a su menor altura anual (ver figura).

En función de la latitud en la que vivamos, la altitud máxima y mínima anual del sol al mediodía también cambia. Como se puede ver en la siguiente figura (crédito del mapa: Mapsofworld.com), la latitud de los Estados Unidos continentales se encuentra entre unos 49° Norte (excluyendo Alaska), hasta algo más de 26° Sur (Texas). Para conocer la altitud del Sol durante el solsticio de verano y de invierno, sólo tenemos que identificar los grados de latitud en los que queremos instalar nuestro sistema de energía solar. Observemos la siguiente figura. Por ejemplo, si estamos en Chicago, la latitud será de unos 42°.

Latitud de los Estados Unidos continentales

Calcular la altura máxima del Sol al mediodía

Una vez identificada la latitud, debemos restar 23° (ángulo actual aproximado de la inclinación de la Tierra). La última operación matemática es: 90 – (resultado obtenido). En el caso de Chicago tendremos el punto de culminación del Sol a 71°, obtenido del cálculo 90 – (42-23). Para obtener la máxima eficiencia energética durante el solsticio de verano, los paneles solares de Chicago deben estar orientados hacia el SUR e inclinados 19° (90-71). De esta forma, al mediodía los paneles estarán perfectamente perpendiculares a los rayos solares.

Calcular la altura mínima del Sol al mediodía

Para calcular la altura del Sol al mediodía durante el solsticio de invierno, en lugar de restar, debemos sumar 23°. La operación matemática posterior no cambia. El resultado para Chicago es 90 – (42 + 23) = 25°. Para obtener la máxima eficiencia energética durante el solsticio de invierno, los paneles solares de Chicago deben estar orientados hacia el SUR e inclinados 65° (90-25). De esta manera, al mediodía los paneles estarán perfectamente perpendiculares a los rayos del sol.

De los cálculos se desprende inmediatamente que un ángulo de inclinación alto de los paneles favorecerá una mayor producción de energía durante la temporada de invierno, mientras que un ángulo de inclinación bajo de los paneles favorecerá una mayor producción de energía durante la temporada de verano.

¿Qué ángulo de inclinación elegir para nuestro sistema? Sencillo, el que se ajuste a nuestras necesidades energéticas.

Si estamos en Chicago y necesitamos energía sólo en la temporada de invierno es bueno elegir un ángulo de inclinación entre 53° y 65° (ejemplo 59°), mientras que si sólo necesitamos en verano es bueno elegir un ángulo de inclinación entre 19° y 30° (ejemplo 24,5°). En cambio, si tenemos una mayor necesidad durante la temporada de verano es bueno tener un ángulo de inclinación entre 19° y 42° (por ejemplo 30°). Si por el contrario, tenemos una mayor necesidad durante la temporada de invierno es bueno tener un ángulo de inclinación entre 42° y 65° (por ejemplo 53°).

Si nuestras necesidades energéticas en Chicago son constantes durante todo el año entonces podemos optar por un término medio, como por ejemplo 42°, siempre con orientación hacia la dirección SUR.