El dimensionamiento de un sistema fotovoltaico implica conocer la cantidad de energía que proporcionará el sol en el área donde se realice la instalación.
Teóricamente y bajo ciertas condiciones, a la superficie de la Tierra llegan 1000 W/m2 de irradiancia solar. Sin embargo, la irradiancia a lo largo del día tiende a variar, dependiendo de las condiciones climáticas, la hora del día, la cantidad de nubes presentes, etc. y por lo tanto no siempre es de 1000 W/m2.
A fin de facilitar el dimensionamiento de un sistema fotovoltaico, se estableció una medida estándar conocida como Hora Solar Pico (HSP), la cual indica el numero de horas que el sol tendría que entregar 1000 W/m2 para igualar el comportamiento real (donde la irradiancia varía a cada momento).
La Hora Solar Pico es esencial para el diseño de un sistema fotovoltaico, y depende de la zona del país en la que se vaya a realizar la instalación. Afortunadamente, existen métodos que ofrecen buenas aproximaciones de este valor.
REexplorer (NREL)
El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL por sus siglas en inglés) posee REexplorer, plataforma con mapa interactivo que permite al usuario ubicar geográficamente el lugar donde realizará su instalación fotovoltaica, a fin de obtener la HSP.
Podemos ubicar el lugar de instalación rápidamente haciendo click en el icono “Zoom to a location”, ubicado en la esquina superior derecha, e ingresando después el nombre del lugar en cuestión.
Una vez ubicado el lugar, hay que hacer click en la zona. Se nos mostrarán dos valores de HSP; DNI o radiación normal directa y GHI, o radiación global horizontal.
La Radiación Normal Directa considera la irradiancia directa promedio en un día despejado, y la Radiación Global Horizontal considera la radiación total promedio que llega a una superficie dada, es decir, la suma de la radiación directa, difusa y reflejada.
Es importante mencionar que no se recomienda usar el valor DNI para el modelado de sistemas fotovoltaicos, ya que no siempre se tiene un cielo despejado durante todo el año. Además, esta plataforma arroja resultados promedio únicamente, por lo que no es posible obtener el caso más desfavorable, útil para el dimensionamiento de sistemas autónomos y de bombeo.
POWER (NASA)
Los Prediction Of Worldwide Energy Resources (POWER) de la NASA ofrecen una plataforma donde podemos consultar las HSP promedio por mes en una ubicación determinada, para distintos niveles de inclinación de los módulos fotovoltaicos.
Dicha información es de vital importancia, pues nos permite conocer el recurso solar que puede aprovechar un generador fotovoltaico en distintos niveles de inclinación.
Una vez que ingresemos a la plataforma, se mostrará un mapa, donde ubicaremos un cuadro blanco de variables, a la izquierda de la pantalla. En dicho cuadro, haremos las siguientes selecciones.
Si no se cuenta con la latitud y longitud, el lugar de la instalación se podrá seleccionar por medio del mapa, habilitando la opción “Add a point to Map” en la variable 3 “Enter Lat / Lon”.
En la sección 6, “Select Parameters” se debe habilitar la opción “Solar Irradiance for Equator Facing Tilted Surfaces”, dentro de la carpeta “Tilted Solar Panels”. Esta última opción se refiere a que la irradiancia obtenida será considerando receptores fotovoltaicos que estén en la dirección del ecuador.
Posteriormente se generan los resultados haciendo click en el icono “Submit”. Los resultados se muestran en una tabla, y proporcionan las HSP promedio por mes para cinco ángulos de inclinación; 0°, 90°, el ángulo de la latitud del lugar, el ángulo de la latitud del lugar más 15° y el ángulo de la latitud del lugar menos 15°.
La información proporcionada por esta plataforma permite establecer una inclinación óptima para los módulos fotovoltaicos en función del periodo de tiempo y el uso que se la va a dar. Sin embargo, para sistemas interconectados, podemos seleccionar la HSP promedio anual, Para sistemas autónomos debemos usar la HSP más baja del año, pues así se logra evitar una caída del sistema.
Solar App de CCEEA
La Solar App del CCEEA, ofrece una forma de determinar las HSP de cualquier parte del país. La información que arroja está basada en la plataforma POWER de la NASA, pero a diferencia de esta, Solar App es más fácil y rápida de usar. Una vez dentro de la plataforma, procedemos a seleccionar la ubicación más cercana al lugar donde se va a instalar el sistema.
Posteriormente se mostrarán distintas variables. Para determinar las HSP observamos los indicadores “Insolación promedio a…” e “insolación promedio a ángulo óptimo”.
La primera nos muestra la insolación promedio aplicada a un módulo cuyo ángulo de inclinación es igual al ángulo de la latitud, mientras que la segunda indica la insolación que llega a un módulo cuando este se instala en su ángulo óptimo. De la misma manera, el ángulo óptimo se muestra a la izquierda de las variables.
Adicional a las variables que aparecen de manera inmediata, el usuario puede acceder a información referente a radiación promedio mensual y temperatura máxima y mínima en las ubicaciones correspondientes.
CONCLUSIÓN
Como se pudo observar, las HSP para determinar la insolación total que llega a los módulos fotovoltaicos dependen del método que se usó para determinarlas, y por eso los resultados varían de una plataforma a otra. Es importante recalcar que el diseñador de la instalación puede utilizar cualquiera de las tres plataformas, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones.
–REexplorer ofrece únicamente valores promedio, por lo que no se recomienda usar para el dimensionado de sistemas autónomos o de bombeo, donde se requiere conocer el recurso solar en condiciones desfavorables.
-El análisis de datos que el diseñador realice con la información proporcionada por POWER de la NASA puede permitir el mejor aprovechamiento del recurso solar.
-La Solar App es la plataforma que ofrece resultados más fácil y rápido, y permite seleccionar las HSP más convenientes dependiendo del sistema que se vaya a instalar.
Finalmente, se recomienda analizar cuidadosamente los datos de Hora Solar Pico para dimensionamiento, ya que de este dato se obtiene la potencia total que podrá generar nuestro sistema y por lo tanto repercute directamente en los costos, arreglo, instalación, etc.
