CURVAS DE RADIACIÓN SOLAR
Las rutinas que calculan la energía generada en los elementos fotovoltaicos del edificio están basadas en estimaciones horarias de la radiación solar incidente. Por este motivo, el programa incorpora algoritmos encargados de estimar la radiación solar que incide sobre cualquier plano. Las siguientes cuatro curvas de radiación son mostradas por el programa:
1. Radiación directa (color rojo). Componente de radiación constituida por los haces de rayos que se reciben en línea recta con el sol.
2. Radiación difusa (color verde). Radiación debida a los rayos no directos dispersados por la atmósfera en la dirección del receptor.
3. Radiación del albedo (color granate). Radiación procedente del suelo y superficies colindantes debido a la reflexión de la radiación incidente sobre ellas.
4. La radiación total (suma de las tres anteriores) se muestra en color azul.
Dependiendo de los valores máximos de las curvas visibles (se pueden mostrar u ocultar a voluntad) la escala de representación sobre el eje de ordenadas se ajusta automáticamente para optimizar el espacio disponible. Los algoritmos internos del programa funcionan manejando estimaciones horarias, pero es posible seleccionar el rango temporal de simulación mediante los menús incorporados al efecto (radiación diaria, mensual en cualquier mes del año o anual).
El menú "Ver -> Definir plano" permite estudiar la radiación solar incidente sobre cualquier plano definido por el usuario. Al seleccionar esta opción, las 2 barras de desplazamiento de la parte inferior de la ventana se activan de forma que se pueda elegir la pendiente y el azimuth de la superficie que se desea analizar. La pendiente viene dada en grados sobre la horizontal, ofreciendo un rango de variación comprendido entre 0º (superficie horizontal) y 90º (vertical). El azimuth viene dado en grados con respecto al Sur (0º). Valores de azimuth positivos (entre 0 y 180º) corresponden a orientaciones Sureste-Noreste (+180º es el Norte). De forma similar, valores de azimuth negativos comprendidos entre 0 y -180º corresponden a orientaciones Suroeste-Noroeste (-180º es de nuevo el Norte).
El menú "Ver -> "Fachada A" muestra la radiación solar incidente sobre la fachada A del edificio (puede consultar el criterio de identificación de fachadas en la ayuda sobre colocación de paneles). Los otros menús de este grupo permiten ver la radiación solar incidente sobre las fachadas B, C, D y la cubierta. Ya que las orientaciones de las fachadas vienen fijadas por la orientación general del edificio, la pendiente y el azimuth de las fachadas no pueden ser modificados desde la ventana de radiación solar. Por este motivo, en este modo de funcionamiento las dos barras de desplazamiento de la parte inferior de la ventana quedan deshabilitadas.
El menú "Ver -> Paneles fachada A" muestra las curvas de radiación solar incidente sobre el plano que contiene los paneles de la fachada A. Si no hay paneles instalados, se muestra la radiación incidente sobre la propia fachada (lo que es equivalente a la opción "Ver -> Fachada A"). Los otros menús de este grupo muestran la radiación solar incidente sobre los planos que contienen los paneles de las fachadas B, C, D y la cubierta. La pendiente y el azimuth de los planos que contienen los paneles vienen determinados por el ángulo de orientación general del edificio y por los valores de pendiente seleccionados en la ventana de colocación de paneles. Por este motivo, las dos barras de desplazamiento de la parte inferior de la ventana quedan inutilizadas al activar este menú.
Existen varios algoritmos de estimación de radiación solar que, aunque similares, ofrecen comportamientos ligeramente diferentes. Tanto la ventana de radiación como la de generación fotovoltaica permiten seleccionar el algoritmo de cálculo de la radiación difusa horizontal y sobre plano inclinado que internamente utilizará el programa. Estos algoritmos están bien documentados en la literatura, (Lorenzo E., 1994) por ejemplo, hace una somera discusión sobre sus principales características.
Las dos casillas denominadas "Track Beta" y "Track Azimuth" permiten realizar estimaciones de radiación solar sobre superficies con seguimiento en uno o dos ejes. Activando la primera casilla el programa hace los cálculos considerando que la superficie varía su pendiente para seguir en todo momento la trayectoria solar. La segunda casilla simula superficies que varían su azimuth para seguir al sol. Si las dos casillas están activadas, el programa asume que se realiza seguimiento sobre los dos ejes simultáneamente.
Evidentemente, los valores de la energía incidente sobre una superficie no sólo dependen de su orientación sino, además, de la fecha y de la posición geográfica donde esté colocada. El programa incorpora las coordenadas y datos meteorológicos de las principales ciudades españolas, de forma que puedan ser seleccionadas fácilmente. Para cada emplazamiento elegido, la ventana de radiación solar muestra el índice de claridad y los valores de temperaturas máxima y mínima correspondientes. En el modo de funcionamiento obtenido al activar el menú "Ver -> Definir plano" se puede elegir cualquier ciudad. Sin embargo, al visualizar la radiación incidente sobre las fachadas o los planos de paneles, automáticamente se muestran los resultados correspondientes al emplazamiento geográfico elegido en la ventana de generación fotovoltaica. En lo que se refiere a las fechas de simulación, pulsando sobre el botón de la parte superior de la ventana se activa un calendario universal donde se puede elegir cualquier fecha.
Referencias:
Lorenzo E. "Electricidad Solar. Ingeniería de los sistemas fotovoltaicos". PROGENSA. Sevilla, 1994.