Medición de la radiación solar: la importancia de la precisión

Medición de la radiación solar: la importancia de la precisiónFoto de artículo
Publicado: jueves, 8 de enero de 2015 Los propietarios de plantas de energía solar de la India son cada vez más conscientes de la importancia de contar con mediciones precisas de la radiación solar y de su repercusión directa en el rendimiento de la inversión. Si bien disponer de información de gran calidad sobre la radiación solar es fundamental a lo largo de todo el ciclo de vida de un proyecto de energía solar, a menudo este aspecto se obvia hasta que la planta ya está en servicio y comienzan a aparecer problemas de rendimiento y de eficacia

Artículo de la Dra. Jaya Singh, directora de BKC Weathersys Pvt. Ltd. 
En este artículo, BKC WeatherSys explica cómo unas desviaciones aparentemente insignificantes en las mediciones de la radiación solar tienen una gran repercusión en los cálculos.

La Dra. Singh explica: «A pesar de que los equipos de medición de la radiación solar representan una porción insignificante (menos del 1 o el 2 %) del coste total de un proyecto solar, a menudo este aspecto es el más obviado en el desarrollo de los proyectos de la India.  Según nuestra experiencia como proveedores de estaciones de seguimiento meteorológico solar de elevada precisión por toda la India, la mayoría de los proyectos de energía solar no incluyen la obtención de mediciones precisas de la radiación solar sobre el terreno del emplazamiento propuesto durante las fases iniciales de planificación y evaluación del lugar. De hecho, las decisiones financieras más importantes se toman en función de mapas de recursos solares que, para empezar, ofrecen una baja resolución y no tienen en cuenta las condiciones ambientales y atmosféricas locales. Estas condiciones repercutirán considerablemente tanto en la radiación solar como en la producción de la planta y, por ende, en el rendimiento de la inversión.  

Aunque los cálculos indican que más del 65 % de nuestras estaciones de seguimiento meteorológico solar se instalan en la fase de desarrollo del proyecto, cada vez son más las plantas que deciden hacerlo después de su puesta en servicio. ¿Qué sentido tiene invertir en equipos precisos de seguimiento meteorológico solar después de haber diseñado la planta y de que esta esté operativa?

La respuesta es que los propietarios de las plantas únicamente empiezan a evaluar el rendimiento y a calcular la producción de energía una vez que están operativas. En ese momento, la ausencia de unos parámetros solares precisos se hace evidente, sobre todo si se tiene en cuenta que la producción de energía de los paneles solares fotovoltaicos es más o menos proporcional a la intensidad del sol. Por otra parte, desde el punto de vista financiero, también parece lógico querer validar las bases de datos de recursos solares —recordemos que se utilizan para diseñar la mayoría de las plantas y tomar la mayoría de las decisiones financieras— con unas mediciones precisas sobre el terreno durante todo el ciclo de vida de la planta para, de esta forma, reducir la incertidumbre en torno a la producción de energía.

Ahora que la industria solar de la India se encuentra en una fase más madura, hemos empezado a recibir solicitudes de evaluación de la producción de energía mediante la medición precisa de la radiación solar entrante y su validación con los datos de satélite y los modelos avanzados de predicción solar. Además, puesto que los propietarios de las plantas buscan predecir el rendimiento y la producción de energía con una incertidumbre total del 1 % o el 2 % en las mediciones de la radiación solar, también existe una demanda creciente en torno al uso de piranómetros y pirheliómetros de la mejor calidad. De hecho, nuestros clientes nos demandan a diario que sustituyamos sus instrumentos de seguimiento meteorológico solar por otros dispositivos de gran calidad con certificación ISO y trazabilidad a patrones del WRC (Centro Radiométrico Mundial), como los fabricados por Kipp & Zonen.

En este artículo se ilustra un caso de este tipo, en el que un propietario se puso en contacto con nosotros seis meses después de la puesta en servicio de su planta de 5 MW para evaluar si el rendimiento de esta última se ajustaba a las estimaciones y las mediciones sobre el terreno de que disponía y que habían sido realizadas por su contratista EPC.

Una vez que la planta estuvo lista y en funcionamiento, la producción y el rendimiento se supervisaron, se analizaron y se compararon continuamente con los valores esperados. El problema que se detectó fue que la producción de energía era superior a la que cabría esperar según los índices de rendimiento.

Nuestro estudio incluyó la instalación de tres estaciones de supervisión solar equipadas con un piranómetro CMP 11 de Kipp & Zonen en tres puntos distintos de la planta, la supervisión de las mediciones durante un periodo superior a 1 mes y la comparación de los resultados obtenidos con los arrojados por los equipos de seguimiento de la radiación solar de otro fabricante existentes en la planta. El CMP 11 (con trazabilidad a patrones del WRC de Davos, Suiza) es un piranómetro estándar secundario ISO que permite efectuar mediciones precisas de la GHI (irradiancia global horizontal).

Los tres piranómetros CMP 11 se instalaron con un ángulo de inclinación idéntico al de los módulos fotovoltaicos. Uno de ellos se configuró con una sensibilidad de 8,33 microvoltios/W/m² y los otros dos con una sensibilidad de 9,16 microvoltios/W/m². Para favorecer la comparación, y a petición del propietario de la planta, dos de los piranómetros se conectaron a un registrador de datos, mientras que el tercero se conectó directamente al sistema de adquisición PLC de la planta.

 Imagen 1

Nuestro estudio reveló que el porcentaje de error en la medición de la radiación solar entrante entre los tres piranómetros era inferior al 1,5 %. Sin embargo, la diferencia entre la radiación solar por hora que midieron los equipos de medición de la radiación solar existentes y los tres piranómetros CMP 11 fue de, al menos, un 11 % (consúltense las Imágenes 1 y 2). Además, los piranómetros de Kipp & Zonen mostraron una irradiancia mayor que los equipos antiguos existentes.

Si bien, a simple vista, una diferencia del 11 % en la producción de energía durante una determinada hora podría parecer irrelevante, para una planta de 5 MW, esto se traduce en una diferencia considerable en su producción durante un ciclo de 24 horas (Imagen 2). Dado que la producción de energía de los sistemas fotovoltaicos es proporcional a la intensidad de la luz solar que incide en la superficie del panel, la diferencia en la producción real de un sistema de energía solar puede ser sustancial.   

  Imagen 2

A consecuencia del déficit en la radiación solar entrante notificada por los equipos de medición existentes, las previsiones de rendimiento que se habían calculado para la planta según dicha radiación solar entrante parecían más halagüeñas de lo que realmente eran. La obtención de unas mediciones más precisas sobre el terreno permitió al propietario de la planta comprobar el rendimiento de los módulos y la eficacia de la planta con una fiabilidad mayor. Además, el incremento de la precisión en las mediciones de la radiación solar también favoreció la toma de decisiones acerca del mantenimiento y la limpieza regulares de los módulos fotovoltaicos.

Información imprescindible para la evaluación del índice de rendimiento y producción

En resumen, disponer de mediciones altamente precisas de la radiación en las plantas de energía fotovoltaica constituye una pieza de información clave para la evaluación del índice de rendimiento y producción. Una vez que la planta está lista y en funcionamiento, su producción y su rendimiento se supervisan, se analizan y se comparan continuamente con los valores esperados.

El uso de instrumentos de medición de la radiación de baja calidad para fines de referencia y para la provisión de datos sobre los que tomar decisiones clave, como la programación del mantenimiento y la limpieza de los paneles, la supervisión del rendimiento o, incluso, la estimación de la producción de la planta, es un error. 

A pesar de que la mayoría de los proyectos se diseñan y se ponen en servicio apoyándose en cálculos indirectos de la radiación solar a partir de bases de datos solares, incluso después de la puesta en servicio de la planta, la obtención de mediciones precisas sobre el terreno resulta de vital importancia para reducir las incertidumbres derivadas de la producción de energía. Además, la calidad de estas mediciones sobre el terreno debe estar sometida al control de un experto que garantice la ausencia de errores en los datos. Únicamente mediante la medición y la recopilación de datos altamente precisos sobre el terreno se pueden obtener unas conclusiones significativas y realistas acerca del rendimiento de una planta de energía fotovoltaica.»

BKC Weathersys Pvt. Ltd. es un proveedor líder de tecnologías meteorológicas y de evaluación de recursos solares en la India. Ofrecen soluciones integradas para la predicción y la medición de la radiación solar, además de ser el distribuidor oficial de Kipp & Zonen en la India. La Dra. Jaya Singh, autora de este artículo, es directora de BKC WeatherSys.

 

 

Para obtener más información, visite http://weathersysbkc.com/

Compartir página