Cálculo de la demanda de energía eléctrica de una vivienda con aplicación a la energía solar
Resumen
Esta monografía
le ayudará a realizar estimaciones de consumos de
energía de una vivienda rural, urbana-rural o urbana,
así también conocerá el tamaño de
campo de captación y costos del Panel
fotovoltaico estimado. Aprovechará la radiación
solar local de su región y decidirá qué tipo
de instalación realizará y su costo.
Conforme avance se estimará la demanda de la
energía
eléctrica de una vivienda; A partir de la evaluación
del consumo
mensual en corriente alterna
y continua y se termina estimando costos de la instalación
adecuada para una vivienda.
Introducción
La Energía Solar
El sol es una fuente de energía formidable, como
todas las estrellas, el Sol es un
gigantesco reactor nuclear (su masa es del orden de 330000 veces
la de la Tierra) en
el que la masa se convierte en energía radiante
continuamente. Está formada por diversos elementos en
estado gaseoso
(hidrógeno principalmente). Tiene un
diámetro de 1,4 millones de km. En su interior existen
elevadas presiones, y temperaturas de varios millones de grados,
que hace que en el seno del Sol se produzcan, de manera continua,
reacciones nucleares mediante las cuales dos átomos de
hidrógeno se fusionan dando lugar al átomo de
helio liberando una gran cantidad de potencia, del
orden de 389(1024 W, este es el origen de la energía
solar. Esta energía por encontrarse a 150 millones de
Km. llega en forma de radiación a la Tierra, la
potencia que llega es de unas 10.000 veces mayor que la que
proporcionan todas las fuentes
energéticas que el hombre
emplea.
La radiación solar
Es la energía electromagnética (del sol)
emitida, transmitida o recibida (RISOL 1999), podemos
considerarla también como una lluvia de pequeñas
partículas llamadas fotones.
Los fotones viajan a la velocidad de
la luz (c=3(108m/s),
independientemente de su longitud de onda ?, el comportamiento
de la radiación solar esta determinado por la
ecuación ?=c/v, donde v es la frecuencia de la
propagación de los fotones.
La radiación solar terrestre, como en la atmósfera se refleja
parte de la radiación que llega del sol, y otra parte se
absorbe, a la superficie de la tierra llega, lógicamente
una cantidad menor que la que se tiene en el exterior de la
atmósfera. Viene a ser de unos 900 W/m², la cual
cambia dependiendo de la hora del día, del día del
mes y del mes del año; es decir, cambia cuando
varían las condiciones atmosféricas (nubosidad,
vapor de agua, gases,
partículas, etc.).
La radiación solar extraterrestre, es la cantidad
de energía solar recibida por unidad de superficie y por
unidad de tiempo (por
término medio) sobre una superficie enfrentada al Sol
(perpendicular a los rayos solares), situada en el límite
de la atmósfera, a la distancia media entre la tierra y el
Sol cuyo valor medio es
1353 W/m², la cual es prácticamente una constante
durante todo el año y es conocida como la constante
solar.
Esta radiación está formada
aproximadamente en:
47% por el espectro visible.
46% por el espectro infrarrojo.
7% por el espectro ultravioleta.
Fig. Nº1. Espectro
electromagnético proporcionado por el Sol sobre la
superficie de la Tierra.
Para especificar la Radiación Solar
Terrestre, es necesario definir los siguientes
conceptos:
Radiación Solar Directa: Es la
radiación que incide directamente del sol.Radiación Solar Difusa: Es la
radiación dispersada por los agentes
atmosféricos (nubes, polvo, etc.)Radiación Solar Reflejada
(albedo): Es la radiación reflejada por el suelo o por
los objetos cercanos.
Fig.Nº2. Componentes de la
radiación solar terrestre total.
La radiación solar total sobre la
superficie terrestre, es la suma de estas tres componentes y es
la que se mide con un medidor de ración solar llamado
piranómetro.
A continuación definiremos los
componentes de la radiación solar total:
Coeficiente de Absorción: Es el
porcentaje de la energía incidente que absorbe el
cuerpo.Coeficiente de Reflexión: Es el
porcentaje de la energía incidente que refleja el
cuerpo.
Página siguiente |