¿Cuál es la forma más eficiente de instalar los paneles solares?
La respuesta mas obvia sería que la forma mas eficiente de instalar los paneles solares fotovoltaicos es en la posición dómde puedan recibir la mayor cantidad de luz solar en la mayor cantidad de tiempo posible
Otra respuesta podría ser colocar los paneles solares sobre rastreadores solares, los cuales le permitan a los paneles estar siempre de manera optima frente al sol. Para absorber la mayor cantidad de luz posible
¿Cuál es la forma más eficiente de instalar los paneles solares?
Los diseños más complicados, como el diseño inspirado en los árboles de Aidan Dwyer, de 13 años, no pueden ayudar. Por qué no? Podemos hacer un argumento riguroso basado en dos principios:
- Simetría : el único grado de libertad relevante es la orientación de cada panel en relación con la luz solar. Por lo tanto, cuando el sol está fijo en el cielo, la orientación óptima es con cada panel exactamente frente a él. (Esto es bastante obvio por las restricciones geométricas).
- Independencia: cada panel solar debe tener una orientación óptima idéntica , ya que cada panel solar recoge la luz de forma independiente de la misma fuente y su potencia acumulada se agrega linealmente. La única forma en que pueden existir diferentes orientaciones óptimas es si la colocación de algunos paneles debe superponerse, lo que claramente no es un problema para la instalación plana de paneles solares.
Es una imposibilidad matemática que existan otras soluciones óptimas al problema de la recolección de energía solar. Este es un problema de geometría .
Tenga en cuenta que encontrar la orientación fija óptima no es del todo trivial, ya que la atmósfera dejará pasar diferentes cantidades de luz solar dependiendo del ángulo relativo al suelo y las condiciones atmosféricas locales . Pero para una buena aproximación, la mejor orientación fija es colocar paneles solares en las laderas orientadas al sur del hemisferio norte.
¿Por qué la disposición estática de las hojas en los árboles no es una buena inspiración para organizar las fotocélulas?
La respuesta corta es que los árboles ya han crecido fuera de la sombra, por lo que generalmente están limitados por otros nutrientes además de la luz solar. No deberíamos esperar que se optimicen para absorber energía solar, ya que esa no tiene que ser su máxima prioridad.
Además, un problema muy serio para las plantas es evitar las quemaduras solares, por lo que han desarrollado mecanismos extremadamente sofisticados para evitar daños causados por demasiada luz.
Además, hay muchas restricciones biológicas complicadas que influyen en el crecimiento de las plantas. Por ejemplo, la razón por la cual la secuencia de Fibonacci aparece en los patrones de ramificación en los árboles y en muchas otras formas de vida se debe a los principios universales para el crecimiento biológico [3]:
La conclusión principal es que la filotaxis de Fibonacci se deriva como una necesidad matemática de la combinación de un ápice en expansión y un mecanismo de separación adecuado para colocar nuevas hojas.
Dado que los paneles solares artificiales están diseñados desde cero con el único propósito de capturar energía solar, estas restricciones biológicas no son relevantes. Es la misma razón por la que diseñamos genéticamente los aparatos fotosintéticos de algas que se usan para fabricar biocombustibles.
Nadie tiene una mejor versión de la captación de luz solar para las plantas que la fotosíntesis natural, pero podemos optimizarla para cuando las restricciones hayan cambiado.
