El diseño de los dispositivos de captación de energía solar requiere el estudio de diversos parámetros, los cuales se estudian a continuación:

La primera condición a considerar es el hecho de que la energía solar es intermitente. Solo disponemos de unas doce horas diarias (esta cantidad varía según el día del año) de radiación solar; y en las primeras horas de la mañana y al final de las tardes la cantidad de radiación es muy pequeña como para su aprovechamiento al nivel de los requerimientos humanos. Por esta razón los sistemas cuya fuente de alimentación sea energía solar, deben poseer dispositivos de almacenamiento de energía para aprovechar las horas de mayor radiación almacenando el excedente de energía y proveer los sistemas cuando la radiación solar percibida sea nula o insuficiente.

Al analizar la radiación solar en sí, se debe entender que esta, al incidir sobre una superficie puede dividirse en tres: La que puede alcanzar mayor intensidad llamada "radiación Directa" es aquella que llega directamente desde el sol hasta el punto sobre la superficie en estudio sin ser desviada en ningún punto a lo largo de su trayectoria; la "Radiación Difusa" es aquella proveniente de todas las direcciones desde la atmósfera y que incide sobre la superficie en cuestión, proviene originalmente de la radiación que llega de forma directa a la atmósfera pero que al chocar contra las partículas presentes en la misma se "difunde" y refleja en todas direcciones; y por último la radiación reflejada, que es la que llega directamente sobre alguna superficie cualquiera y al reflejarse alcanza la superficie en estudio. La suma de estas tres formas de radiación conforma la radiación que incide sobre una superficie. En la figura se muestra la manera en que esto ocurre

 

matemáticamente puede estimarse el valor da la radiación solar conociendo las coordenadas del lugar, y esto puede hacerse para diferentes días del año y para cada hora durante el día, para ello se deben estudiar los siguientes parámetros:

•  Hora solar : La hora solar esta definida por la posición exacta del sol. Recordemos que dependiendo de la latitud se han establecido 24 zonas horarias, cada una de ellas con una hora distinta, pero en la extensión de cada una de esas zonas horarias la posición del sol es diferente. La hora solar es diferente en cada punto terrestre cuya Longitud sea diferente. Para un punto cualquiera sobre la tierra, la hora solar será las 12:00 m. justo en el momento en que los rayos solares inciden perpendicularmente sobre una línea este-oeste ubicada sobre una superficie plana horizontal.

•  Angulo hora solar (hs) : Cuando los rayos solares inciden perpendicularmente sobre una línea este-oeste ubicada sobre una superficie plana horizontal, es decir, cuando la hora solar es 12:00 m., se dice que el ángulo hora solar es de 0°. Este ángulo mide la desviación de la radiación solar con respecto a la perpendicular a la línea este-oeste. Cada hora representa 15° de desviación, las horas después del medio día solar tienen signo positivo, y antes del medio día negativo; por ejemplo, si son las 2:00 p.m., el ángulo es de 30°, pero si son las 9:00 a.m., este será de -45°.

•  Angulo inclinación solar (d) : ángulo entre el plano ecuatorial de la tierra y la línea Tierra-Sol. Cuando la tierra está en rotación, gira alrededor de su eje, que apunta hacia la estrella polar. Este eje está inclinado 23,45° respecto al plano de la órbita del sol. Así pues, el ángulo entre el plano ecuatorial y la línea Tierra-Sol varía entre ± 23,45° durante el año, siendo aproximadamente cero el 21 de marzo y el 23 de septiembre (equinoccios), y alcanzando sus valores extremos (23,45°) el 21 de junio y el 21 de diciembre (solsticios).

•  Angulo altitud solar ( a ) : Es el ángulo formado entre el plano horizontal y los rayos del sol.

•  Angulo Azimut (As) : E s el ángulo en el plano horizontal entre el sur y los rayos del sol en un momento de tiempo determinado. El ángulo es positivo antes del mediodía, y negativo después del mediodía independientemente del hemisferio donde se esté midiendo.

•  Angulo de inclinación de la superficie (ß) : Es el ángulo de inclinación que tiene la superficie en estudio con respecto al plano horizontal.

•  Angulo Azimut de la superficie (Aw) : E s el ángulo en el plano horizontal entre el sur y la línea normal a la superficie en estudio.

•  Angulo de incidencia (i) : Es el ángulo formado entre la línea normal a la superficie y la dirección de los rayos solares.

Instrumentos para medición de la radiación solar...