MEDICIÓN DEL RECURSO SOLAR. Diego Vaca Paredes

Transcripción

1 MEDICIÓN DEL RECURSO SOLAR Diego Vaca Paredes Mayo del 2015

2 AGENDA 1. Introducción El espectro electromagnético Irradiación e irradiancia Unidades. Tipos de radiación solar. 2. Medición del recurso solar Instrumentos de medición más usuales. Otros instrumentos de medición. Instalación. Mantenimiento. Fuentes de información del recurso solar.

3 AGENDA 1. Introducción El espectro electromagnético Irradiación e irradiancia Unidades. Tipos de radiación solar. 2. Medición del recurso solar Instrumentos de medición más usuales. Otros instrumentos de medición. Instalación. Mantenimiento.

4 Introduction "We need to bring sustainable energy to every corner of the globe with technologies like solar energy mini-grids, solar powered lights, and wind turbines. -Ban Ki-moon Current Secretary-General of the United Nations

5 El sol - generalidades

6 El sol - generalidades

7 El espectro electromagnético Radiación electromagnética: Es un tipo de campo electromagnético que se propaga en forma de onda para transportar energía de un sitio a otro. Característica de onda: longitud de onda (l), frecuencia (v) Características de partícula: Fotón (energía hv)

8 El espectro electromagnético Fuente:

9 El espectro electromagnético Fuente:

10 Irradiación e irradiancia - Unidades Irradiancia: Valor instantáneo de la radiación solar por unidad de superficie (W/m 2 ) Irradiación: Valor de la energía de la radiación solar por unidad de superficie (Wh/m 2 ) Fuente:

11 Tipos de radiación solar Definiciones: Radiación Directa: Radiación solar que incide directamente sobre una superficie. Se presenta con cielo despejado. Radiación difusa: Radiación solar reflejada y difuminada por algún medio que incide sobre una superficie. Radiación global: Radiación solar total que incide sobre una superficie.

12 Tipos de radiación solar Fuente: Pacco, K. La energía solar fotovoltaica y sus aplicaciones

13 AGENDA 1. Introducción El espectro electromagnético Irradiación e irradiancia Unidades. Tipos de radiación solar. 2. Medición del recurso solar Instrumentos de medición más usuales. Otros instrumentos de medición. Instalación. Mantenimiento. Fuentes de información del recurso solar.

14 Instrumentos de medición Salida Efecto Físico Aplicación Termal Absorción que produce aumento de temperatura Piranómetro Pirheliómetro Eléctrica Efecto foto - eléctrico Luxúmetro Piranómetro de silicio (fotodiodo) Óptica Fluorescencia de ciertos elementos dependiendo de la longitud de onda Sensores de radiación UV Molecular Cambio químico Papel fotográfico Fuente: Rosemann, R. A guide to solar radiation measurement

15 Instrumentos de medición

16 Instrumentos de medición Piranómetro: Instrumento para medir la radiación solar global en un rango espectral de 300 nm a 3000 nm. Esto quiere decir, parte de radiación ultravioleta hasta radiación infrarroja. Termopila Fotodiodo Fuente: Rosemann, R. A guide to solar radiation measurement

17 Instrumentos de medición - Termopila Segunda clase (Second class) Tiempo de respuesta: < 60 seg. Precisión: < 30 W/m 2 Precio aproximado: 1200 USD Primera clase (First class) Tiempo de respuesta: < 30 seg. Precisión: < 15 W/m 2 Precio aproximado: 2500 USD Estándar secundario (Secondary Standard) Tiempo de respuesta: < 15 seg. Precisión: < 7 W/m 2 Precio aproximado: 3500 USD Fuente: Rosemann, R. A guide to solar radiation measurement

18 Instrumentos de medición - Termopila Principio de funcionamiento Piranómetro de termopila Fuente: Rosemann, R. A guide to solar radiation measurement

19 Instrumentos de medición - fotodiodo Piranómetro de silicio Usado para estaciones agro-meteorológicas e hidrológicas. No recomendado para investigación. Con mucha radiación y en cielo despejado funcionan razonablemente bien Fuente: Rosemann, R. A guide to solar radiation measurement

20 Instrumentos de medición - Fotodiodo Principio de funcionamiento Piranómetro de fotodiodo Fuente: Rosemann, R. A guide to solar radiation measurement

21 Instrumentos de medición - Diferencias La respuesta espectral es totalmente diferente Fuente: Rosemann, R. A guide to solar radiation measurement

22 Instrumentos de medición Pirheliómetro: Instrumento para medir la radiación solar directa. Es un piranómetro con un ángulo de medición de 5 Necesita un seguidor solar, lo que eleva su precio

23 Instrumentos de medición Medición de la radiación difusa Uso de dispositivos que proyectan una sombra sobre el piranómetro. Anillos de sombra y esferas de sombra: requieren ajuste manual Seguidores automáticos: más costosos

24 Instrumentos de medición Medición de la radiación difusa. Fuente: Fuente:

25 Instrumentos de medición Medición de la radiación difusa. Fuente:

26 Instrumentos de medición Medición de la duración del brillo solar (heliofanía) Medición indirecta de la radiación solar. En 1981 se definió el límite de NO SOLEADO en 120 W/m 2

27 Instrumentos de medición Medición de la duración del brillo solar (heliofanía) Hay fórmulas empíricas para estimar la radiación diaria usando medidas de heliofanía. El modelo general es: H Ho = a + b n N

28 Instrumentos de medición

29 Instrumentos de medición Medición de la radiación reflejada El instrumento se llama albedómetro. Albedo = R. reflejada / R. incidente Fuente:

30 Instrumentos de medición Medición de la radiación ultravioleta Generalmente son fotodiodos calibrados para UV. Fuente:

31 Instalación y mantenimiento Instalación El sitio recomendado deber tener libre unas superficie de al menos 10 x 10 metros. Sensores deben estar accesibles para mantenimiento regular. Los sensores deben estar nivelados o colocados a la inclinación deseada y luego asegurados en una base firme. No deben haber objetos que proyecten sombras o reflejen la luz sobre el sensor.

32 Instalación y mantenimiento Mantenimiento El mantenimiento más importante es mantener el domo o la ventana limpios. Suciedad, agua, hielo o cualquier otro medio que difumine la luz afectará la medición. Reemplazar el desecante que mantiene sin humedad el interior del piranómetro

33 Instalación y mantenimiento Mantenimiento La nivelación debe ser revisada cada 3 meses El encapsulamiento debe mantenerse limpio para que sea reflectivo. Los cables deben ser revisados cada tres meses La superficie del detector debe ser revisada cada tres meses para descartar condensación o alguna mancha. El anillo de sombra debe ser ajustado regularmente. El fabricante generalmente entrega las medidas para calibrar el anillo.

34 Instalación y mantenimiento Recalibración Los sensores deberían soportar al menos 5 años las condiciones ambientales. Los sensores salen de fábrica con un certificado emitido por el fabricante. Sin embargo, se recomienda recalibrarlos cada dos años. En el Ecuador, el INAMHI provee el servicio de calibración.

35 Bases de datos meteorológicas También hay bases de datos comerciales y basadas en información satelital. NASA: Joint Research Centre: INER: Secretaría de Ambiente de Quito: Meteonorm

36 Mapas solares Son instrumentos gráficos que permiten localizar geográficamente el recurso solar. Se utilizan modelos geoestadísticos y datos medidos en campo o satelitales para su elaboración. En el Ecuador existe el mapa solar que fue contratado por el CONELEC en el Su utilidad depende mucho de su resolución espacial

37 Mapas solares El mapa solar del CONELEC está disponible en:

38 Más información Best Practices Handbook for the Collection and Use of Solar Resource Data for Solar Energy Application, cuyo autor es el NREL.

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