Cálculo de la demanda de energía eléctrica de una vivienda con aplicación a la energía solar
Enviado por Karina Pacco Ramírez
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.
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