Utilizando los datos TMY

La cantidad de insolación adquirida por el módulo durante un cierto intervalo de tiempo es una de las principales condiciones previas para el diseño de un sistema de PV. Se puede estimar calculando la posición del Sol en el cielo, así como el valor de la masa de aire como se muestra en la página de Cálculo de Solar Insolación. Cálculo de Solar Insolación. Aunque este tipo de cálculos da una sensación de la cantidad de irradiación que está disponible para una localización particular, una orientación del módulo y la forma en que está variando a lo largo del año, su información no se puede utilizar para el diseño del sistema real, porque no incluye la variación del tiempo local que puede cambiar drásticamente la intensidad de la radiación. Otra forma de hacer esto es utilizar datos de radiación empíricos recogidos por la estación meteorológica situada en el lugar de interés. Los conjuntos de datos obtenidos, incluyendo la radiación y la información meteorológica para un año típico están disponibles para el público y puede ser encontrado en forma de hoja electronica xls. 

La cantidad total de radiación recibida por el módulo fotovoltaico, G, se compone de luz directa (haz), B y difusa.

En el archivo TMY uno puede encontrar tanto el haz y las componentes difusas de radiación. El haz directo de irradiación implica que sea recibida por la superficie perpendicular a los rayos del Sol. El componente del haz se calcula en realidad de las irradiancias horizontales difusas y globales, que se miden directamente. Para los sistemas con seguidores en los 2 ejes, ajustándose a sí mismos hacia el sol de la misma manera que lo hacen los girasoles, el componente del haz viene directamente de TMY (donde se llama normal directa de irradiación, DNI). Por desgracia, la gran mayoría de los sistemas fotovoltaicos se fijan en su lugar y no giran. Así que reciben sólo una parte de la luz solar directa que puede calcularse teniendo en cuenta la ubicación del sistema, inclinación y orientación del módulo 1:  

dónde:

δ es el Ángulo de declinación, 
φ es la latitud de la ubicación,
β es de inclinación del módulo, 
ψ se acimut módulo ( medido orientación de Sur a Oeste), 
y HRA es el ángulo horario , discutido en la páginaTiempo Solar . 

El cálculo de la componente difusa es más directa. De un modelo simple, suponiendo radiación isotrópica de todo el cielo cúpula, se deduce que el módulo inclinado por el ángulo β recibirá sólo la parte proporcional de Irradiación Difusa Horizontal, DHI, proporcionado por TMY. 

Aunque el modelo simple funciona bastante bien para los lugares del desierto, éste introducirá errores para los lugares con nubosidad significativa. Para estas partes de la Tierra, los modelos especiales del cielo deben ser utilizados para lograr una mayor precisión. 2

TMY se mide cada hora. Los datos se acumulan durante los intervalos de tiempo de 60 min y se almacena en un formato normalizado, como se muestra en la siguiente figura: 

En el ejemplo anterior, con una marca de tiempo de las 11:00 am, los datos se recogen en el período de 10 a.m.-11 a.m. La posición media aproximada del sol durante ese período es a las 10:30 am o 30 minutos antes de la marca de tiempo. 

La combinación de las ecuaciones de la posición del sol con las de los datos TMY da la irradiación global por hora sobre una superficie inclinada orientada y arbitraria, que puede ser promediada o integrada a través del intervalo de tiempo requerido. El gráfico de contorno, como la de abajo, muestra la irradiación sobre los módulos frente a la inclinación y el acimut del módulo y se puede utilizar para calcular la producción anual del módulo. Por ejemplo, los módulos integrados en una pared vertical de un edificio mirando hacia el Este va a generar alrededor de la mitad de la energía que los módulos que están orientadas al sur e inclinados por el ángulo igual a la latitud. 

El diagrama de contorno de la irradiación global diaria promedio a través del año para Phoenix, AZ representada para diferentes inclinaciones del módulo y orientaciones. Tenga en cuenta, que el número que aparece en la barra de color corresponde a las horas pico del sol, por ejemplo, en Phoenix, si el módulo está orientado al sur y 40 ° inclinada, conseguirá unas 6 horas pico de sol de insolación al día, durante todo el año. Haga clic aquí para ver la imagen a tamaño completo. Los datos reales también se pueden obtener aquí. 

Gráficos de contorno, así como archivos de datos para otros lugares de los EE.UU. se pueden encontrar a continuación. Es interesante notar que el punto de irradiación de entrada máxima se desplaza desde el sur a cualquiera este o el oeste, dependiendo de la ubicación. La razón de este comportamiento es la nubosidad, que puede aparecer sobre todo en la tarde o en la mañana durante una de las estaciones, haciendo que el cambio de la orientación óptima al Este o al Oeste correspondientemente.  

• 1. A. Luque y Hegedus, S., «Handbook of Photovoltaic Science and Engineering», p. 1117, 2003.
• 2. R. Perez, Ineichen, P., Seals, R., Michalsky, J., y Stewart, R., «Modeling daylight availability and irradiance components from direct and global irradiance», Solar Energy, vol. 44, pp. 271 - 289, 1990.