AgustÃn Muhlia 1942-2009 In memoriam - AsociaciÃ³n Nacional de ...

More documents

Recommendations

Info

SOBRE LA ESTIMACIÓN ESTADÍSTICA DE LAENERGÍA DE RADIACIÓN SOLAR DISPONIBLEAgustín Muhlia VelázquezObservatorio de Radiación Solar, Instituto de Geofísica, UNAMTel. 5622 4139, amuhlia@geofisica.unam.mxINTRODUCCIÓN.La evaluación del recurso solar, considerado como unenergético alternativo, es lo que equivale a la prospecciónde algún otro energético, como el carbón o el petróleo. Laevaluación del recurso solar, junto con otros recursos naturalesde naturaleza meteorológica (v.g. el viento) debeconsiderarse como la base sobre la cual se podrán realizarlos proyectos para su utilización eficiente como fuentesalternativas de energía.La evaluación del recurso solar es de gran importanciapara conocer el potencial real de la energía solar en lasdiversas regiones que se distinguen por su situación geográficay su vocación de uso en nuestro país, la utilizaciónde esta energía alternativa limpia en sus diferentes vertienteses ya urgente porque ayudará a reducir el consumode combustibles fósiles, principal fuente de gases ypartículas contaminantes que ya están provocando el calentamientoglobal (exacerbación del efecto invernadero)de la atmósfera, repercutiendo en el cambio y variabilidadclimática planetaria.Se entiende por recurso solar a la energía que nos llegadel Sol en forma de ondas electromagnéticas a la quetambién se le llama Radiación Solar (Muhlia A., 2008). LaRadiación Solar al llegar a la atmósfera y a la superficieterrestre e interaccionar con ellas sufre transformacionesque dan origen a diversos fenómenos físicos (v.g. atmosféricometeorológicos), químicos y biológicos, los que a suvez se manifiestan de diversas maneras, por ejemplo elefecto invernadero, la formación del ozono, la fotosíntesisen las plantas, por sólo citar uno de cada uno de estostipos de fenómenos.Si bien la naturaleza ya se ha encargado de desarrollardiversas formas de utilizar ese recurso, como las que semencionaron, los humanos han descubierto fenómenosque han permitido desarrollar dispositivos que transformanesa energía en otros tipos, por ejemplo en energíaeléctrica o en energía calorífica.Las formas de utilización de esta energía no se agota en loanterior, pues se han desarrollado sistemas para producirhielo, sistemas de aire acondicionado, sistemas para elsecado de semillas y diversos vegetales, sistemas parala purificación de agua, sistemas de invernaderos, y por siesto fuera poco, debemos mencionar la utilización de estaenergía (la parte fotosintéticamente activa) en la agriculturade alto rendimiento, en la que se utilizan, o deberíanutilizarse especies adecuadas al régimen de radiación y alrégimen climático en general, que exista en la región deque se trate.Dentro de este tipo de agricultura se debe incluir la quetiene que ver con la producción de plantas considerándolascomo biomasa, no para uso humano sino para suuso exclusivo en la producción de combustibles como elbiodiesel o etanol.METODOLOGÍA.Una forma de estimar la energía de radiación solar disponibleen el sitio en donde se realizan las mediciones (v.g.,estaciones solarimétricas) estadísticamente se puede obtenera partir de las curvas de frecuencia acumulada (CFA)de la irradiancia solar promedio (v.g. de cada 10 minutos)durante al menos un año, construidas de acuerdo con elmétodo que propone la Comisión de las Comunidades Europeaspara el Programa de Investigación y Desarrollo enEnergía Solar (Bourges B., 1992).Según este método, las curvas de frecuencia acumuladase definen como aquellas que representan la frecuenciacon la que la irradiancia (para este trabajo se considerósolamente la irradiancia de la radiación solar global) incidentees mayor a cierto nivel critico (umbral), expresadaen términos del número de horas promedio diario, paracada mes, durante las cuales este valor es superado.La construcción de las curvas de frecuencia acumuladade los valores de la irradiancia correspondientes al periodode tiempo que cubran los datos disponibles se realizasiguiendo el siguiente procedimiento:Si los valores máximos que alcanza la irradiancia solarglobal en días totalmente despejados de nubes, como lodice la experiencia en general, es de 1200 W/m² en la mayoríade los sitios, entonces el intervalo de 0 a 1200 W/m²se subdivide en niveles críticos, , (umbrales) de la irradianciasolar global de acuerdo con el interés que en la prácticase tenga para diferentes aplicaciones que involucranel aprovechamiento de la energía solar, v.g. el intervalo de0 a 1200, W/m², se subdivide en niveles críticos en subintervalosde 25 W/m². Una vez hecha esta subdivisión, seelige un cierto nivel crítico y se procede a contar el númerode veces que este nivel fue sobrepasado durante cadaintervalo de 10 minutos a lo largo de cada día de cadames de los años que comprende la información con quese cuenta; esto se repite para todos los niveles en que seha subdividido el intervalo máximo de irradiancias (v.g. 48subintervalos en este caso).8
Sobre la Estimación Estadística de la Energía de Radiación Solar DisponibleCon los resultados de estas cuentas, las curvas de frecuenciaacumulada para cada mes del año y para el sitiode observación, se representan en un sistema de coordenadascartesiano en donde la ordenada es el eje delas irradiancias (W/m²) subdividido en tantos subintervaloscomo niveles críticos se tengan (v.g. 48) y la abscisaes el eje en donde se representa el número de veces enque el nivel crítico fue sobrepasado a lo largo de los días,durante cada intervalo de diez minutos en que se ha divididocada día, desde que sale el Sol hasta que se oculta(tiempo diurno), dividido por el número de días de los mesescorrespondientes, en los que se ha dado este hecho,comprendidos en los años de datos con que se cuenta,esto es, es el promedio diario del tiempo en horas, duranteel cual la irradiancia supera a , denotemos esto comon = (Número de horas)/(Número de días)=Nh/Nd, expresadoen horas/día.Estas curvas así construidas pueden ser representadasmatemáticamente como una cierta función F, esto es:I ( n ) = cFn ( = Nh / Nd )En esta figura se puede ver que para un cierto umbral I c, los valoresde la irradiancia están por encima de I c, en promedio, nI choras pordía, durante las cuales la energía solar disponible es E disponible(I c)O bien, si G es la función inversa de F, se tiene que:nI ( ) = GI ( ).A partir de estas CFA, es posible entonces estimar la Energíade Radiación Solar Disponible de la siguiente manera:ImaxEdisponible( Ic) = ∫ nIdI ( )Ic,según esto se tiene que:E ( I = 0)= Edisponible c totalTomando en cuenta lo anterior, se puede definir lo que seconoce como la Utilizabiliad de la Energía de Radiación dela siguiente manera:φ( I ) = E ( I )/ Ec disponible c totalEn esta gráfica se observa, por ejemplo, que para el mes de enero laenergía solar disponible cuando Ic=0.0 W/m 2 es ≈ 15.0 MJ/m 2 , valorque corresponde al promedio de la irradiación total diaria para unperiodo diurno que, en promedio, es de ≈ 11.2 horas.En la siguiente figura se representa gráficamente el conceptode Energía de Radiación Solar Disponible, representadapor el área sombreada delimitada por la CFA, eleje vertical y la línea horizontal a la altura de I c:DE LOS DATOS Y RESULTADOS.El procedimiento que se ha descrito se ha aplicado a los datossolarimétricos registrados en la red de 133 estaciones meteorológicasdel Servicio Meteorológico Nacional (SMN). En elpresente trabajo, por razones de espacio, sólo se presentanlos resultados obtenidos en cinco de ellas en sendas gráficasen las que se puede ver el comportamiento de la irradiaciónsolar promedio diario para cada mes del año y para diferentesumbrales mismos que determinan el tiempo (horas promedio)durante el cual la irradiancia supera el umbral elegido.En esta gráfica se observa que, por ejemplo en junio, en promedio,durante ≈ 8.2 horas los valores de la irradiancia solar global se mantienenpor encima de 200 W/m² y la energía solar disponible correspondiente,en unidades de irradiación, es de ≈ 12.0 MJ/m².En las siguientes cuatro gráficas se observa el diferentecomportamiento de la Energía Solar Disponible y losperiodos de tiempo durante los cuales los valores de lairradiancia son positivos (I > Ic = 0.0 W/m 2 ), en sitios localizadosen diferentes latitudes geográficas.Rincón M. E. A. y Aranda P. M.9
Page 8 and 9: características de las partículas
Page 10 and 11: Revista de Energías Renovables ANE
Page 28 and 29: 24Revista de Energías Renovables A
Page 30 and 31: Esta obra se terminó de imprimir e

AgustÃ­n Muhlia 1942-2009 In memoriam - AsociaciÃ³n Nacional de ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?

AgustÃn Muhlia 1942-2009 In memoriam - AsociaciÃ³n Nacional de ...