La norma ISO/TR 9901:2021 proporciona directrices exhaustivas para el uso de piranómetros en aplicaciones relacionadas con energía solar. Las mediciones precisas de irradiancia son cruciales para mejorar la eficiencia de los sistemas solares y conducir evaluaciones confiables de desempeño. Este artículo se enfoca en el uso e instalación correctos de piranómetros para medir la Irradiancia Horizontal Global (GHI), Plano del Campo (POA) e Irradiancia Reflejada (RI), basándose en extractos de la norma ISO/TR 9901:2021.
Piranómetros Midiendo la Irradiancia Horizontal Global (GHI), Plano del Campo (POA) e Irradiancia Global Inclinada (GTI)
De acuerdo a la norma ISO/TR 9901:2021:
Fıgura 1 – (2) Irradiancia Horizontal Global (GHI) es medida usando un piranómetro montado de manera horizontal.
Fıgura 1 – (1) Plano del Campo (POA) es medida usando un piranómetro montado en un plano inclinado.
Fıgura 1 – (1) Irradiancia Global Inclinada (GTI) es el cálculo de la irradiancia solar en una superficie inclinada a un ángulo específico con respecto a la horizontal, usando un piranómetro.
En todos los casos, la superficie del sensor debe ser paralela al plano correspondiente. Un piranómetro inclinado también detecta la irradiancia reflejada desde el suelo. Si un piranómetro espectralmente plano conforme con la norma ISO 9060 es usado, la misma calibración puede ser aplicada a las medidas de GHI y POA. Sin embargo, en caso de que se usen dispositivos no espectralmente planos, correcciones espectrales pueden ser necesarias, particularmente bajo condiciones de nubosidad.
Varias plantas de energía solar usan piranómetros para medir tanto la GHI como el POA. De acuerdo a la norma IEC 61724-1, esto es mandatorio para sistemas de monitorización de Clase A. La Irradiancia Horizontal Global (GHI) también funciona como referencia para comparaciones con otros sitios o bases de datos meteorológicos y no incluye contribuciones de la irradiancia reflejada por el suelo.
Figura 1 – Piranómetros Midiendo (1) POA y GTI (2) GHI
Mientras la Irradiancia Global Inclinada (GTI) se refiere a la irradiancia recibida en cualquier superficie inclinada, POA (Plano de Campo) específicamente se refiere a la irradiancia recibida en la superficie de un panel fotovoltaico (FV). POA es un concepto muy similar a GTI, pero es usado específicamente en el contexto de sistemas FV. A diferencia de GTI, POA típicamente representa la irradiancia medida directamente en la superficie de un módulo FV o colector solar.
Piranómetros que miden la Irradiancia Difusa
De acuerdo a la norma ISO/TR 9901:2021:
Para medir la irradiancia difusa, la energía solar directa debe ser bloqueada para que no alcance el sensor. Esto se logra usando un dispositivo de sombreado, el cual puede ser un disco o una esfera de metal. El piranómetro es montado usualmente de manera horizontal y los dispositivos de sombreado pueden ser operados manualmente o anexados a sistemas automáticos de seguimiento solar. También se utilizan bandas de sombreado giratorias.
De acuerdo a la norma ISO 9060:2018, un piranómetro usado con un dispositivo de sombreado se denomina difusómetro. Si el piranómetro tiene una cúpula de cristal, el dispositivo de sombreado es normalmente diseñado para cubrir toda la cúpula.
Si se usa un piranómetro espectralmente plano, se puede aplicar la misma calibración que en las mediciones de irradiancia horizontal global. Para dispositivos que no son espectralmente planos, una evaluación individual de incertidumbre puede ser necesaria y una calibración específica para espectro difuso debería ser considerada.
Medición de irradiancia difusa de alta precisión de acuerdo a la norma ISO/TR 9901:2021
Piranómetros que miden la Irradiancia Reflejada (RI)
De acuerdo a la norma ISO/TR 9901:2021:
La irradiancia reflejada es medida usando un piranómetro invertido (montado mirando hacia abajo). La irradiancia horizontal reflejada (RHI) está directamente relacionada con la GHI y esta relación es expresada por medio del albedo (reflectancia del suelo).
Existen dos enfoques principales para medir la irradiancia reflejada:
- Algunos estudios de energía solar instalan los piranómetros invertidos en el plano de la matriz para medir la irradiancia POA en la parte trasera (POAREAR).
- Otros consiguen el cálculo de POAREAR por medio de modelos matemáticos basados en RHI en campo abierto que usan datos de RHI (Irradiancia Horizontal Reflejada) o mediciones realizadas entre los paneles solares.
La incertidumbre en las mediciones de irradiancia reflejada a menudo surge de la variabilidad espacial en las superficies del suelo y los patrones de sombreado. Los usuarios pueden llevar a cabo estudios de campo para medir el albedo, tomando en cuenta que las propiedades del suelo cambian debido a las diferentes estaciones, cubierta vegetal o nieve.
Para aplicaciones de alta precisión, comúnmente se usan los piranómetros espectralmente planos. Si se usa un piranómetro espectralmente plano, la misma calibración que en las mediciones de irradiancia horizontal puede ser aplicada.
Cuando se lleven a cabo las mediciones RI en superficies inclinadas, deben ser tomadas en una pendiente representativa. Sin embargo, si las mediciones GHI no son tomadas en la misma inclinación, los valores GHI pueden incluir irradiancia reflejada, potencialmente incrementando las medidas de GHI y reduciendo los cálculos de albedo.
Factores como rocío, escarcha y contaminación generalmente representan menos problemas para los sensores orientados hacia abajo.
Piranómetros Midiendo Irradiancia Reflejada