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Elevación del sol
Si quieres calcular en tu propio código, te recomiendo el paquete Python pysolar: https://pysolar.readthedocs.io/en/latest/. Tiene métodos para tomar la latitud, la longitud y la hora del día para calcular el acimut y la altitud del Sol.
Lo que creo que intentas hacer es factible, pero aproximado. Primero encuentras la posición geográfica del Sol (GP), el punto de la Tierra donde el Sol está en el cenit en el momento de la observación. Se empieza por encontrar la latitud GP del Sol (su declinación). Es aproximadamente 23 grados por el seno de ((días desde el equinoccio de primavera)por 360/365). A continuación, hallamos su longitud como ((horas desde el mediodía aparente local)por(15 grados) + la longitud oeste del observador). Tendrás tres puntos, vértices de un triángulo esférico: la ubicación del observador, el GP del Sol y el polo norte. El ángulo en el polo es la diferencia entre las longitudes del GP del Sol y del observador. Los lados entre el polo y los otros dos puntos son 90 grados menos sus latitudes. Todo lo que se necesita para resolver un triángulo esférico es la longitud de arco de dos lados y su ángulo incluido. Utilizando la ley de los cosenos para los triángulos esféricos, encuentra la distancia del arco entre el observador y el GP del Sol. La altitud del Sol será 90 grados menos ese número. Encuentra el ángulo en el observador utilizando la ley de los senos para triángulos esféricos. Ese será el acimut del Sol.
Calculadora del ángulo cenital solar
El acimut es la orientación este-oeste del campo solar en grados. En la mayoría de las herramientas de cálculo de energía solar fotovoltaica, un valor de acimut de cero está orientado hacia el ecuador en los hemisferios norte y sur. Un valor positivo de 90 grados significa que está orientado hacia el oeste y un valor negativo de 90 grados significa que está orientado hacia el este. El ángulo de la brújula muestra 180 para el sur, 90 para el este y 270 para el oeste.
En el hemisferio norte, entre las latitudes 23 y 90, el sol está siempre en el sur. Por lo tanto, los módulos de un conjunto se orientan hacia el sur para aprovechar al máximo la energía del sol. En el hemisferio sur, es lo contrario.
Mucha gente se sorprende al saber que una brújula magnética no suele apuntar al norte verdadero. Esto se debe a que cerca del núcleo externo de la Tierra fluyen complejas corrientes fluidas de hierro, níquel y cobalto que generan un campo magnético. Por ello, hay que compensar este campo magnético.
La declinación magnética en la costa oeste de Norteamérica es positiva, mientras que en la costa este es negativa. La línea de declinación magnética en la que no se necesitan ajustes es aproximadamente el río Misisipi. Cualquier ubicación al este del Mississippi necesitará restar la declinación magnética para calcular con precisión el acimut verdadero. A la inversa, cualquier ubicación al oeste del Mississippi tendrá que añadir la declinación magnética para calcular con precisión el acimut verdadero.
Ángulo de altitud
El ángulo acimutal solar es el ángulo acimutal de la posición del Sol[1][2][3] Esta coordenada horizontal define la dirección relativa del Sol a lo largo del horizonte local, mientras que el ángulo cenital solar (o su ángulo complementario elevación solar) define la altitud aparente del Sol.
Existen varias convenciones para el acimut solar; sin embargo, tradicionalmente se define como el ángulo entre una línea hacia el sur y la sombra proyectada por una varilla vertical en la Tierra. Esta convención establece que el ángulo es positivo si la sombra está al este del sur y negativo si está al oeste del sur[1][2] Por ejemplo, hacia el este sería 90° y hacia el oeste sería -90°. Otra convención es la inversa; también tiene el origen en el sur, pero mide los ángulos en el sentido de las agujas del reloj, por lo que el este es ahora negativo y el oeste positivo[3].
Sin embargo, a pesar de la tradición, la convención más comúnmente aceptada para analizar la irradiación solar, por ejemplo para aplicaciones de energía solar, es en el sentido de las agujas del reloj desde el norte, por lo que el este es 90°, el sur es 180° y el oeste es 270°. Esta es la definición utilizada por el NREL en sus calculadoras de posición solar[4] y es también la convención utilizada en las fórmulas presentadas aquí. Sin embargo, las fotos del Landsat y otros productos del USGS, aunque también definen los ángulos acimutales con respecto al norte, toman como negativos los ángulos en sentido contrario a las agujas del reloj[5].
Ángulo de incidencia solar
No hay problema, en esta página encontrará toda la información y los consejos que le permitirán conocer paso a paso la orientación correcta (ángulo acimutal) y la mejor inclinación de sus paneles (ángulo de inclinación) según el periodo estacional en el que tenga mayor demanda de electricidad y según la ubicación geográfica donde quiera instalar el sistema de energía solar.
De hecho, gracias a una fórmula matemática y a nuestro mapa de latitud de Estados Unidos, aprenderá a calcular la inclinación óptima para su ciudad tanto en verano como en invierno, sin perder tiempo y de forma gratuita.
A la hora de diseñar un sistema de energía solar es fundamental elegir el lado del tejado en el que se van a montar los paneles. Por lo tanto, debemos saber en qué lado hay mayor radiación solar durante todo el día para tener la máxima producción de energía posible. Dado que los paneles solares son más productivos cuando los rayos del sol son perpendiculares a su superficie, la orientación ciertamente mejor es la que da directamente al SUR (ángulo acimutal = 180 °). Por el contrario, en los países del hemisferio sur (como Sudáfrica y Australia), la mejor orientación es la del NORTE.