A principios de 2021, como notado en el artículo de blog "Panel Solar" , compré un panel solar con sus componentes para mi casa en Nicaragua. Notado en el mismo artículo fue un cálculo de javascript (sólo en inglés) para calcular ángulos del mediodía eficientes para un panel solar.

Desde nuestra tierra se inclina relativamente a su órbita alrededor del sol, el sol del mediodía pega la tierra en ángulos diferentes en diferentes estaciones del año. Así que para optimizar su eficiencia, el panel solar debe poder ajustarse para quedarse más o menos perpendicular a los rayos del sol. (fig.1)

Ángulos óptimos para mediodía

Los ángulos del esbozo y notado abajo son para mi casa a 13° al norte del equador. La posición base del panel para los meses del equinoccio marzo y septiembre es 13° al sur de horizontal para estar de cara al sol de mediodía a 13° al sur de vertical. Para otras latitudes, rotar el esbozo hasta que la posición base iguale la latitud de su ubicación. Todos los demás servirán lo mismo, relativo al ángulo base.

También, como afirmado en el artículo de blog "Eficiencia del Panel Solar" , no se necesita lograr una exactitud perfecta. Los ángulos del diseño y de la fabricación pueden variar pocos grados del ideal, para exigir menos ajustes. Por lo cual, las dos posiciones de solsticio están sólo 21° de la posición base, no 23.5° como la inclinación de la tierra. Por lo tanto, 21° al sur del base (34° al sur de horizontal) sirve bien de principios de noviembre hasta principios de febrero. 21° al norte del base (8° al norte de horizontal) sirve bien de principios de mayo hasta principios de agosto.

Para fabricar, parece más fácil apoyar el panel en su posición base (en este caso, 13° al sur de horizontal), que sirve para los equinoccios de la primavera y del otoño. Luego, elevarlo al norte o al sur para lograr los ángulos deseados para las otras estaciones del año.

Las gamas de fechas y los ángulos son del cálculo de javascript (sólo en inglés) ya mencionado para mi latitud en Nicaragua.

Ángulos de la mañana y la tarde

Los esbozos y cálculos geométricos arriba pertenecen a los ángulos de mediodía, y a los ajustes estacionales. Claro que lo que importa más es que el sol sale en el este y mueve al oeste por el día. Este movimiento es familiar y más fácil a entender (no se necesitan figuras gráficos). Pero, ajustar el panel solar varias veces el día para estar de cara al sol, es un reto de ingeniería un poco más difícil.

Mi diseño actual es simplemente montar el mecanismo de los ajustes estacionales encima de una rueda semi-circular, dejandola rodar del este al oeste para seguir el sol del amanecer al anochecer. La idea clave aquí es alinear el movimiento del mecanismo con el eje de rotación de la tierra, para que, mientras rota la tierra abajo del sol, el mecanismo de girasol rota en la dirección exactamente opuesto, manteniendo su posición relativa al sol. Esto se logra por elevar una rueda del mecanismo según el ángulo base mencionado más arriba, que es también la latitud en la tierra del sitio. En mi caso, el mecanismo se eleva en su lado del norte 13° de horizontal, que corresponde a la latitud de 13° norte, y por eso está paralelo con el eje de rotación de la tierra.

A partir de abril 2022, el movimiento de rodar es manual. Estoy experimentando con ideas en automatizar el movimiento diario con un motor paso a paso controlado por un reloj. Si podré hacer algo como así, voy a actualizar esta página también.

Fotos del campo

Bueno, aplicando los principios de arriba: el mecanismo girasol se fabrica de ángulos y tubos de acero común, y se orienta en el campo según los puntos cardinales y la latitud de 13 ° norte del equador. El apoyo tosco de piedras en foto 1 levanta 13° la pista del norte. Fotos 2 y 3 muestran como se orienta según los puntos cardinales. Observe el tiempo de foto 2 (números naranjados al derecho inferior de la foto ampliadao): 11:44 am, lo cual en esta longtitud es mediodía exacto según el sol (no según el reloj). Éste es el momento cuando el sol está directamente de arriba, así que en marzo un palito vertical echa su sombra exactamente al norte. Observe el hilo de construcción orientado con esta sombra, para definir una línea norte-sur. Entonces en foto 3, otro hilo a 90° define este-oeste, la dirección del movimiento del sol.

Entonces el mecanismo girasol se pone sobre pistas plásticas (para mantener el mecanismo orientado al este-oeste mientras rota de acá para allá), con una casita para proteger las baterías, el controlador, y el inversor. Los ajustes estacionales consisten en elevar los lados del norte o del sur de la estructura superior del mecanismo 11° o 21° con refuerzos X de hierro.

Aquí están 8 fotos demonstrando como el mecanismo girasol puede rotar el panel para estar de cara al sol en varias horas del día, y puede elevar el panel para las varias posiciones estacionales (solo 2 posiciones mostrado aquí). Clic los botones de radio por el tiempo del día y la posición. Tomé las fotos de una posición noreste del girasol, así que el este está a la mano izquierda en la foto.

pos.3:    amanecer    mañana    mediodía    tarde
pos.5:    amanecer    mañana    mediodía    tarde

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