13 votos

¿Qué hay de diferente en la luz solar de la mañana para que no produzca tanta electricidad como a mediodía?

Solar Ray depiction

Considera que tengo una configuración de paneles solares como la de la foto de arriba. El dibujo de arriba es el de los rayos de sol a primera hora de la mañana, alrededor de las 6, en un cielo claro y brillante. El dibujo de abajo es un dibujo de los rayos de sol que inciden en el panel solar alrededor de las 8 de la mañana.

He instalado un panel solar en una montaña, donde solemos ver el sol más de 12 horas al día. He comprobado que, aunque gire el panel solar para que esté orientado perpendicularmente hacia los primeros rayos de la mañana, no produce mucha electricidad. Pero cuando llega alrededor de las 8 de la mañana con el panel solar en perpendicular hacia el sol, la electricidad que produce aumentará hasta casi el máximo rendimiento, no muy diferente a la productividad al mediodía. Cuantitativamente, se trata de un aumento de la tensión de unos 5V a 16V, de 18V como máximo. En este caso, se trata del mismo sol, el mismo lugar, el mismo panel solar y la misma condición (está orientado perpendicularmente al rayo solar, como en la imagen). Entonces, ¿qué es diferente en las madrugadas aquí para que la salida sea tan diferente?

30voto

Michael Seifert Puntos 3156

Cuando el sol está cerca del horizonte, los rayos solares tienen que atravesar más aire para llegar a ti que cuando está directamente encima. Este fenómeno se conoce como extinción atmosférica y esta página tiene un bonito diagrama de dibujos animados para ilustrarlo:

enter image description here

Este efecto puede ser bastante grande. Esta página tiene un gráfico del efecto aproximado en función de ángulo cenital que es el ángulo desde lo alto; un ángulo cenital de 90° es, por tanto, un objeto en el horizonte.

enter image description here

Este gráfico es logarítmico; cada unidad en el eje vertical corresponde a un factor de aproximadamente 2,5 veces menos energía que llega al suelo. Podemos ver que cualquier cosa que esté más cerca de unos 15° del horizonte verá su luz disminuida sustancialmente, ciertamente lo suficiente como para que se note en un medidor de potencia.

Además, la luz solar cerca del horizonte se enrojece considerablemente; la luz azul tiene más probabilidades de ser dispersada por las moléculas del aire, mientras que la luz roja tiene más probabilidades de viajar directamente a través de la atmósfera hasta su panel solar. (Por eso las puestas de sol son rojas y anaranjadas en comparación con la luz que se ve durante el día). A grandes rasgos, los paneles solares toman partículas de luz (fotones) y las convierten en energía eléctrica. Pero debido a las propiedades de las células solares, hay una energía mínima que debe tener un fotón (llamada brecha de banda ) para excitar cualquier tipo de electricidad. Los fotones más rojos tienen menos energía que los más azules, por lo que los fotones rojos que prevalecen en la luz solar desde cerca del horizonte no pueden generar electricidad.* En otras palabras, hay un doble golpe: menos fotones están llegando a su panel solar, y los que llegan a su panel solar tienen menos energía en promedio y no pueden generar electricidad.


*Digo "puede que no" porque los ingenieros de paneles solares son gente inteligente, y hay algunos tipos más modernos de paneles solares que son mejores para convertir la luz solar en electricidad en una amplia gama de energías de fotones. Busca "Células multijunción" para más información.

4voto

qed Puntos 113

Si entiendo tu dibujo, en todos los momentos de medición el sol está completamente a la altura del horizonte y el panel solar está siempre perpendicular a la línea de visión del sol.
En este caso, lo que se observa es la longitud del trayecto a través de la atmósfera entre el "espacio" y el panel solar. La atmósfera absorbe una buena cantidad de luz por kilómetro de recorrido (sobre todo a bajas altitudes), lo que hace que la potencia/m^2 recibida en el panel sea menor. Cuando el sol está cerca de la cabeza, este camino de absorción es mucho más corto.

1voto

user205673 Puntos 21

Es la tierra la única que debe girar, no el rayo. La razón por la que la cantidad de energía producida por la mañana es menor que la del mediodía, se debe a que la cantidad de luz por unidad de superficie es menor por la mañana. Esto debería verse al girar la tierra solamente, el número de líneas de rayos que golpean su detector disminuirá.

Si sigue el rayo con su panel solar, la cantidad de luz que incide en el panel dentro del rango al que es sensible disminuye debido a que tiene que recorrer un camino más largo en la atmósfera.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X