climatologÍa de cÁdiz -...
TRANSCRIPT
ANEXO I
CLIMATOLOGÍA DE CÁDIZ
Índice Daniel Barberá Santos
ÍNDICE
1. Climatología de la Provincia de Cádiz ......................................... 4
1.1. Temperaturas ............................................................................................ 4
1.2. Precipitaciones .......................................................................................... 6
1.3. Vientos ...................................................................................................... 8
1.4. Clasificación climática ............................................................................... 9
2. Irradiancia Solar .............................................................................. 10
2.1. Datos de irradiancia en Cádiz ................................................................. 10
2.2. Margen de mejora con los distintos sistemas ........................................ 14
Índice Daniel Barberá Santos
ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Calima (Villamartín) .................................................................................................. 5
Ilustración 2 Temperatura media anual de la Provincia de Cádiz ................................................. 6
Ilustración 3 Nubes Nimboestratos (Zahara de la Sierra) ............................................................. 7
Ilustración 4 Precipitación media anual de la Provincia de Cádiz ................................................. 8
Ilustración 5 Tipos climáticos de la Provincia de Cádiz ................................................................. 9
Ilustración 6 Irradiancia solar durante el mes de Enero en Cádiz ............................................... 11
Ilustración 7 Resumen Irradiancia mes de Enero ........................................................................ 11
Ilustración 8 Resumen irradiancia anual en Cádiz ...................................................................... 12
Ilustración 9 Gráfico de la Irradiación según los distintos sistemas ........................................... 13
Ilustración 10 Gráfico de Irradiación Media Mensual ................................................................. 13
Ilustración 11 Porcentaje de mejora con los distintos sistemas ................................................. 14
Climatología de la Provincia de Cádiz Daniel Barberá Santos
1. Climatología de la Provincia de Cádiz
El clima de la provincia de Cádiz es típicamente mediterráneo, caracterizado por la particular distribución de temperaturas y precipitaciones a lo largo del año. La coincidencia estival de altas temperaturas y la ausencia de lluvias es un rasgo definitorio de este clima, del que deriva se acusado déficit hídrico.
Sin embargo, este clima se encuentra condicionado por una serie de factores que le otorgan una personalidad propia. Estos factores son, por un lado, factores geográficos o estáticos como la latitud, en el extremo meridional de la Península, el relieve, que explica el régimen de lluvias y los fuertes vientos, y por último, la influencia del mar, por su efecto termorregulador del clima. Por otro lado tenemos los factores dinámicos, que dependen de la dinámica general de la atmósfera de la zona, y nos explican los ritmos estacionales y los tipos de tiempo que se generan en la provincia, encontrándose éstos íntimamente relacionados con las masas de aire atmosférica que rigen el clima gaditano como el anticiclón de las Azores, las masas de aire tropical continental, las de aire marítimo polar, el frente atlántico-mediterráneo y el frente euroafricano.
El año climatológico se divide en dos grandes estaciones: una templada y otra cálida. El invierno se extiende desde noviembre hasta abril, y viene caracterizado por temperaturas muy suaves, moderadas precipitaciones y alta insolación. En verano, la generación de una zona de bajas presiones provocada por el desplazamiento de las altas presiones subtropicales dominantes en invierno, provoca la aparición de regímenes de vientos de diferentes orígenes e intensidades (poniente y levante). Además, la sequedad sahariana que asciende latitudinalmente llega a afectar a la provincia en esta época.
1.1. Temperaturas
El régimen de temperaturas en la provincia de Cádiz se caracteriza fundamentalmente por su carácter suave y moderado.
Las variaciones espaciales son debidas principalmente a características geográficas como la cota sobre el nivel del mar y la influencia del mar. Así, los valores más elevados de la temperatura media anual corresponden a las zonas costeras y a la parte más occidental de la Campiña de jerez. Por otra parte, los valores inferiores se sitúan lógicamente en las zonas altas de las serranías del Noreste provincial.
En cuanto a la distribución temporal de las temperaturas a lo largo del año, destaca la ausencia de valores extremos, con inviernos suaves y veranos calurosos, aunque suavizados por la influencia del mar. Los meses más fríos son diciembre y enero, en los que las temperaturas medias no son excesivamente bajas, superiores a 10ºC para la mayor parte del territorio, salvo las zonas más elevadas de la Sierra de Cádiz, donde llegan a ser inferiores a 8ºC.
Climatología de la Provincia de Cádiz Daniel Barberá Santos
Ilustración 1 Calima (Villamartín)
Los meses de julio y agosto son los meses más cálidos, con temperaturas medias comprendidas entre los 24 y 26ºC. Los valores superiores corresponden a las zonas interiores de la Campiña de Jerez, siendo los más bajos los correspondientes a la comarca de la Sierra de Cádiz.
En términos absolutos, la temperatura máxima puede superar los 40ºC en la zona interior de la campiña, y la mínima, localizada en la Sierra de Cádiz, puede llegar a ser inferior a –2ºC.
Climatología de la Provincia de Cádiz Daniel Barberá Santos
Ilustración 2 Temperatura media anual de la Provincia de Cádiz
1.2. Precipitaciones
La precipitación media anual en la mayor parte de la provincia de Cádiz es superior a los 600 mm, si bien cabe destacar que en algunas zonas de la Sierra de Grazalema se superan los 2.000 mm, debido a sus peculiaridades orográficas y geográficas, mientras que en la zona más occidental de la provincia escasamente se superan los 500 mm de pluviosidad.
La distribución geográfica de las precipitaciones muestra unos valores muy desiguales, en estreche relación con el relieve, presentando un gradiente Este-Oeste muy marcado. La sierra orientadas generalmente en dirección Norte-Sur suponen un obstáculo a las masas de aire húmedo de poniente y levante que al elevarse sufren enfriamiento y condensaciones dando lugar a intensas precipitaciones. En este aspecto hay que destacar, que en la Sierra de Grazalema se recogen muchos años las máximas precipitaciones de la Península Ibérica.
Climatología de la Provincia de Cádiz Daniel Barberá Santos
Ilustración 3 Nubes Nimboestratos (Zahara de la Sierra)
A lo largo del año, las lluvias se concentran principalmente al final del otoño y en invierno, con descensos en la primavera y una marcada sequía en el periodo estival
Climatología de la Provincia de Cádiz Daniel Barberá Santos
Ilustración 4 Precipitación media anual de la Provincia de Cádiz
1.3. Vientos
El viento es un elemento muy característico de la provincia, sobre todo en el Sur y la mitad occidental. Los más frecuentes son los de componente Oeste o Poniente, y el llamado Levante de componente Este o Sureste.
Los vientos de poniente son vientos atlánticos del oeste y del Suroeste. Son húmedos y frescos, y originan precipitaciones al ascender hacia el interior, obligados por el relieve al condensarse la humedad que traen desde el mar.
El viento de levante se origina en la depresión sahariana, siendo por tanto cálido y seco, al ser su recorrido sobre el mar muy reducido. Este viento pasa con bastante fuerza por la zona del Estrecho, al actuar este como un embudo, provocando una importante aceleración y una turbulencia extraordinaria con velocidades medias de 36Km/h y rachas que llegan a alcanzar hasta los 150 Km/h. Produce humedades y neblinas en las sierras del Campo de Gibraltar, pero al perder la humedad se convierte pronto en muy desecante.
Climatología de la Provincia de Cádiz Daniel Barberá Santos
1.4. Clasificación climática
Como resumen de lo expuesto, el clima de la provincia de Cádiz se clasifica dentro del tipo Mediterráneo, con cuatro variantes en función de la localización geográfica:
Mediterráneo oceánico
Mediterráneo semicontinental con veranos cálido
Mediterráneo subtropical
Mediterráneo semicontinental de inviernos fríos
Ilustración 5 Tipos climáticos de la Provincia de Cádiz
Irradiancia Solar Daniel Barberá Santos
2. Irradiancia Solar
La irradiancia es la magnitud utilizada para describir la potencia incidente por unidad de superficie de todo tipo de radiación electromagnética. En unidades del sistema internacional se mide en W/m².
En electromagnetismo se define la irradiancia como el valor de la intensidad energética promedio de una onda electromagnética en un punto dado y se calcula como el valor promedio del vector de Poynting.
La irradiancia sirve de base para la definición de magnitudes físicas similares, entre las que la radiancia (energía emitida por unidad de superficie y por unidad de ángulo sólido) es la más utilizada.
También se la utiliza para definir la constante solar, cantidad de energía solar que llega a la atmósfera superior de la Tierra por unidad de superficie y tiempo. Su valor es de 1367 W/m² según la escala del World Radiation Reference Centre (WRRC), de 1373 W/m² según la Organización Mundial de Meteorología (WMO de sus siglas en inglés) o de 1353 W/m² según la NASA.
2.1. Datos de irradiancia en Cádiz
Los datos que presentamos a continuación han sido obtenidos según: “EUROPEAN COMMISSION Joint Research Centre” se encuentran en la web:
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radmonth.php?lang=es&map=europe.
En primer lugar vamos a ver los datos referentes a la irradiancia según los distintos meses, para así, calcular la irradiación mensual estimada a lo largo de un año completo:
Time Global irradiance on a
fixed plane (W/m2) Global irradiance on a optimal plane (W/m2)
Global irradiance on 2-axis tracking plane
(W/m2)
07:22 48 98 249
07:37 75 150 356
07:52 105 204 416
08:07 135 250 465
08:22 165 293 503
08:37 194 334 535
08:52 222 373 561
09:07 248 409 582
09:22 273 442 600
09:37 296 473 615
09:52 316 500 628
10:07 335 525 638
10:22 351 546 646
10:37 365 565 653
10:52 377 580 658
Irradiancia Solar Daniel Barberá Santos
Ilustración 6 Irradiancia solar durante el mes de Enero en Cádiz
Podemos resumir la anterior ilustración con la siguiente tabla:
Mes Enero
Horas de sol / día 9:30 h
Irradiancia media diaria con ángulo nulo
261,38 W/m2
Irradiación con ángulo nulo
2483,15 Wh / m2
Irradiancia media diaria con ángulo óptimo
418,79 W/m2
Irradiación con ángulo óptimo
3978,55 Wh / m2
Irradiancia media diaria con seguidor 2 ejes
552,41 W/m2
Irradiación con seguidor 2 ejes
5247,90 Wh / m2
Ilustración 7 Resumen Irradiancia mes de Enero
A continuación realizamos el mismo ejercicio para el resto de los meses del año, obteniendo finalmente una tabla final con todos los valores de irradiación:
11:07 387 593 662
11:22 394 602 665
11:37 398 608 667
11:52 401 611 668
12:07 401 611 668
12:22 398 608 667
12:37 394 602 665
12:52 387 593 662
13:07 377 580 658
13:22 365 565 653
13:37 351 546 646
13:52 335 525 638
14:07 316 500 628
14:22 296 473 615
14:37 273 442 600
14:52 248 409 582
15:07 222 373 561
15:22 194 334 535
15:37 165 293 503
15:52 135 250 465
16:07 105 204 416
16:22 75 150 356
16:37 48 98 249
16:52 24 21 10
Irradiancia Solar Daniel Barberá Santos
Mes Horas de sol / día
In Gn Io Go I2e G2e
Enero 9:30 261,38 2483,11 418,79 3978,51 552,41 5247,90
Febrero 10:00 307,46 3074,63 424,17 4241,71 541,88 5418,78
Marzo 11:30 389,98 4484,76 473,06 5440,23 628,30 7225,43
Abril 12:30 422,59 5282,35 443,45 5543,14 599,61 7495,10
Mayo 13:30 490,76 6625,31 467,8 6315,30 683,87 9232,28
Junio 14:00 510,11 7141,47 462,23 6471,19 707,14 9899,96
Julio 13:30 519,78 7017,05 481,96 6506,51 723,64 9769,09
Agosto 13:00 492,51 6402,62 498,68 6482,83 711,70 9252,08
Septiembre 12:00 424,04 5088,49 489,86 5878,29 655,69 7868,33
Octubre 10:30 364,60 3828,35 488,05 5124,49 636,47 6682,88
Noviembre 9:30 259,72 2467,32 387,31 3679,42 499,00 4740,50
Diciembre 9:00 230,43 2073,89 372,49 3352,38 486,81 4381,30
Media 11:32 389,45 4664,11 450,65 5251,17 618,88 7267,80
Ilustración 8 Resumen irradiancia anual en Cádiz
Siendo:
In: Irradiancia media diaria con ángulo nulo
Gn: Irradiación con ángulo nulo
Io: Irradiancia media diaria con ángulo óptimo
Go: Irradiación con ángulo óptimo
I2e: Irradiancia media diaria con seguidor de dos ejes
G2e: Irradiación con seguidor de dos ejes
Ahora, vamos a elaborar unas gráficas con los datos de la anterior tabla:
Irradiancia Solar Daniel Barberá Santos
Ilustración 9 Gráfico de la Irradiación según los distintos sistemas
En esta gráfica podemos ver representados los distintos valores de los sistemas estudiados. Nos llama la atención que durante los meses de Mayo, Junio y Julio un sistema con inclinación horizontal es mejor que un sistema con ángulo óptimo, esto es porque durante dichos meses una inclinación nula es más provechosa que un valor fijo de 32˚ (para el caso de Cádiz).
Ilustración 10 Gráfico de Irradiación Media Mensual
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Wh
/m2
Irradiación Mensual
Ángulo nulo
Ángulo óptimo
Seguidor 2 ejes
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Wh
/m2
Irradiación Media Mensual
Ángulo nulo
Ángulo óptimo
Seguidor 2 ejes
Irradiancia Solar Daniel Barberá Santos
2.2. Margen de mejora con los distintos sistemas
En la Ilustración 10 Gráfico de Irradiación Media Mensualpodemos ver los valores medios de irradiación en la provincia de Cádiz durante un año completo. En este apartado vamos a estudiar el porcentaje de mejora usando los distintos tipos de sistemas propuestos.
Para ello en la siguiente tabla podemos ver los datos estadísticos:
Ángulo nulo 4664,11 Wh/m2
Ángulo óptimo 5251,17 Wh/m2
Margen de mejora 1 12,59 %
Seguidor de dos ejes 7267,80 Wh/m2
Margen de mejora 2 38,40 %
Así pues, al utilizar un sistema de generación fotovoltaica con paneles solares con una orientación fija y una inclinación óptima de 32 grados para la provincia de Cádiz conseguimos generar un 12,59 % más.
Aunque utilizando un seguidor solar de dos ejes, propuesto también este proyecto, conseguimos un 38,40 % más de mejora que frente al sistema de inclinación en ángulo óptimo. Y por lo tanto un 50,99 % más que en el sistema de generación fotovoltaica con paneles solares situados en un plano horizontal fijo.
Para reflejar lo anteriormente comentado de manera grafica hemos elaborado la siguiente ilustración.
Ilustración 11 Porcentaje de mejora con los distintos sistemas
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Wh
/m2
Irradiación Media Mensual
Ángulo nulo
Ángulo óptimo
Seguidor 2 ejes