CENTER FOR SOLAR ENERGY TECHNOLOGIES
Red de estaciones solarimétricas
PUC/DICTUC/FCR
14 de Agosto de 2015
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Medición del recurso solar•
Red de estaciones solarimétricas – Laboratorio San Joaquín – Estaciones en terreno•
Variabilidad espacial y temporal de mediciones•
Recomendaciones para evaluación correcta del recurso•
ConclusionesRadiación global
Concentración: Directa Normal (DNI) PV y SST: Global en plano del colector
Radiación solar
𝐺𝐻𝐼 = 𝐷𝑁𝐼 ∙ cos 𝑍 + 𝐷𝑖𝑓𝐻𝐼
Irradiación Global horizontal (GHI)
Irradiación Difusa horizontal (DiffHI)
Irradiación Directa Normal (DNI)
Instrumentación
Directa Normal
Medida por un pirheliómetro (NIP) montado en un seguidor solar (tracker)
delta-t.co.uk/ Irradiance Inc.
Global Horizontal
Medida por un piranómetrohorizontal
Difusa Horizontal
Medida por un piranómetro bajo una bola de
sombreamiento
Global, directa y difusa
Medida por un radiómetro
sombreado internamente
(SPN1) Medida por un radiómetro
con banda rotatoria de sombreamiento
(RSR: Rotating
Difusa_Avg Directa_Avg Global_Avg bottom_PUC_min_2010-12-22_2013-04-03 INCOMPLETO 9 feb 2011.dat
2012-12-21 22:00 2012-12-21 20:00 2012-12-21 18:00 2012-12-21 16:00 2012-12-21 14:00 2012-12-21 12:00 2012-12-21 10:00 2012-12-21 08:00 2012-12-21 06:00 b o tt o m _ P U C _ m in _ 2 0 1 0 -1 2 -2 2 _ 2 0 1 3 -0 4 -0 3 I N C O M P L E T O 9 f e b 2 0 1 1 .d a t 1100,0 1050,0 1000,0 950,0 900,0 850,0 800,0 750,0 700,0 650,0 600,0 550,0 500,0 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 Radiómetros de termopila Directa Normal Global Horizontal Difusa Horizontal W/m2 COSTO: USD 2000 - 6000 Velocidad: 1 – 5 segundos Precisión: ±2% a ±5% (subhorario) Paso de nubes
Radiómetros fotoeléctricos
COSTO: USD 300-700
Velocidad: 10 µs para 95%
Precisión: ±5% a ±8% (subhorario)
Rápida respuesta, baratos, precisión aceptable , PERO…
eko-eu.com
licor.com
apogeeinstruments.com
Otros radiómetros PAR UVA UVB IR (Pirgeómetro) …entre otros kippzonen.com
Estaciones solarimétricas Radiación global y difusa Temperatura y humedad relativa Panel fotovoltaico Velocidad y dirección del viento Adquisición de datos, batería, barómetro y módem celular Adquisición de datos, batería y módem celular Radiación Global Radiación Difusa Radiación Directa Normal
¿Sun Tracker o
RSR?
+ instrumentos de mayorprecisión
+ medición de DNI
– requieren conexión a red eléctrica
– mantenciones más frecuentes
+ requiere baja mantención
+ autónoma (batería + PV)
+ costo moderado
– cálculo de DNI
– sensor de menor precisión
Irradiance Inc. Kipp & Zonen
¿Pirheliómetro
o
RSR?
Para DNI:
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NIP+Tracker es un equipo delaboratorio: su mejor desempeño se
obtiene en condiciones controladas con limpieza diaria y electricidad
24/7. La incertidumbre es baja pero el
costo es alto.
•
El RSBR es un equipo de terreno: sobrevive y opera bien conmantención mínima. Su incertidumbre es más alta pero el costo es mucho más bajo.
La degradación en la precisión del sensor sucio implica que el RSR siempre es mejor que un
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10 estaciones – 6 tipo RSR– 4 tipo Sun Tracker
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Investigación•
Contratos con la industria•
Colaboración con otros centros/universidadesPozo Almonte Arica Sur Viejo Crucero Coya Sur San Pedro Diego de Almagro Santiago Curicó Talca Marimaura Patache El Tesoro Potroso San Felipe Carrera Pinto Tamarugal La Tirana Red de estaciones
Laboratorio PUC/DICTUC/CSET
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Actividades de docencia pre/postgrado•
Investigación•
Consultoría•
Entrenamiento y prueba de equipos Campus San Joaquín UCCarrera Pinto, Atacama Solar Reserve
Alto Patache, Tarapacá.
La Tirana, Tarapacá.
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Medición DEBE ser representativa del área de interés– Depende del clima local y terreno: puede ser uniforme (desierto) o complejo (montañas, valles, centro urbano, cuerpos de agua).
Variabilidad espacial: ¿dónde medir?
Quillagua
12 km 12 km
A
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Se debe considerar costo, incertidumbres aceptables, opción de complementar con satelital…Variabilidad temporal: ¿por cuánto tiempo medir?
DNI máxima mensual
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Es muy importante la calibración periódica de los sensores•
Descarga de datos con mayor frecuencia posible– Probabilidad de tener una potencial pérdida de datos se incrementa con el tiempo
– Opción de descarga remota
•
Revisión de datos periódicamente – Detección de fallas– Minimizar datos erróneos
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En terreno, logística es vital. Repuestos de instrumentos, herramientas, sensores adicionales para comparación.•
Buscar personal local para mantenciones – entrenar•
Documentación adecuada (bitácora de visitas, mantenimiento, resolución de problemas básico)DifusaW_Avg DirectaW_Avg GlobalW_Avg top_BSRN_PUC_W_2011-11-10_2013-04-03.dat 2013-01-31 00:00 2013-01-30 22:00 2013-01-30 20:00 2013-01-30 18:00 2013-01-30 16:00 2013-01-30 14:00 2013-01-30 12:00 2013-01-30 10:00 2013-01-30 08:00 to p _ B S R N _ P U C _ W _ 2 0 1 1 -1 1 -1 0 _ 2 0 1 3 -0 4 -0 3 .d a t 1100,0 1050,0 1000,0 950,0 900,0 850,0 800,0 750,0 700,0 650,0 600,0 550,0 500,0 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 W/m2
Falla en la medición: Sun Tracker
Falla en alineación
Global = Difusa DNI = 0
Diffuse_Avg Direct_Avg Global_Avg DDA_TERRENO__01_Min.dat 2015-01-03 00:00 2015-01-02 18:00 2015-01-02 12:00 2015-01-02 06:00 2015-01-02 00:00 2015-01-01 18:00 2015-01-01 12:00 2015-01-01 06:00 2015-01-01 00:00 2014-12-31 18:00 2014-12-31 12:00 2014-12-31 06:00 2014-12-31 00:00 2014-12-30 18:00 2014-12-30 12:00 DD A _ T E RR E NO _ _ 0 1 _ M in .d a t 1150,0 1100,0 1050,0 1000,0 950,0 900,0 850,0 800,0 750,0 700,0 650,0 600,0 550,0 500,0 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 W/m2 Falla en la medición: RSR
Por baja de batería la banda rota de forma aleatoria o no rota → Medición errónea de difusa → Cálculo erróneo de DNI
Conclusiones
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Campaña de medición en terreno es cara, pero necesaria.•
Periodo de medición con error o inexistente → no se puede recuperar•
Correcta selección de equipos según necesidad (laboratorio o terreno) es esencial para evitar problemas a futuro, sobrecostos, etc.•
Precisión del sensor es importante, pero más importante es la correcta instalación y mantención de los instrumentos.Gracias!
Alan Pino
Investigador Concentración y Calor Solar Center for Solar Energy Technologies
Fraunhofer Chile Research [email protected]
