¿Por qué la energía solar fotovoltaica necesita estaciones meteorológicas?

¿Por qué la energía solar fotovoltaica necesita estaciones meteorológicas?

La tecnología de generación de energía solar fotovoltaica (FV) ocupa un lugar destacado en la transición energética global, pero su eficiencia y estabilidad se ven significativamente afectadas por las condiciones meteorológicas. Por lo tanto, la instalación de una estación meteorológica solar fotovoltaica especializada para la monitorización en tiempo real y el análisis de datos es esencial para garantizar el funcionamiento eficiente, seguro y estable de las centrales fotovoltaicas. A continuación, se detallan las funciones principales de una estación meteorológica fotovoltaica y su importancia:

 1. Monitoreo de la irradiancia solar

   Función y rol: La irradiancia solar (incluyendo la irradiancia directa, la irradiancia dispersa y la irradiancia total) es el dato fundamental para la generación de energía fotovoltaica. En un día soleado, la irradiancia solar es alta, lo que se traduce en una alta generación de energía; en un día nublado, ocurre lo contrario. Mediante los datos de irradiancia acumulados durante un largo período, combinados con la información sobre la nubosidad y el ángulo de altitud solar del pronóstico meteorológico, se puede construir un modelo preciso de predicción de la generación de energía, lo que garantiza el acceso a la red y el suministro de energía.

   - Valor: Los datos precisos de irradiación ayudan a optimizar la predicción de la generación de energía, respaldan la regulación de la carga de la red y el despacho de energía, y mejoran la eficiencia general del sistema.

 2. Monitoreo de temperatura

   Función y rol: La eficiencia de generación de energía de los módulos fotovoltaicos varía con la temperatura y disminuye a altas temperaturas. Por ejemplo, en verano, la temperatura superficial del módulo puede alcanzar los 60-70 °C, una temperatura muy superior a la temperatura de prueba estándar de 25 °C, lo que resulta en una disminución significativa de la eficiencia de generación de energía. Mediante el monitoreo de temperatura, la predicción de generación de energía puede corregirse a tiempo, lo que orienta al personal de operación y mantenimiento a tomar medidas de disipación de calor para mejorar la eficiencia de generación de energía.

   - Valor: Los datos de temperatura no solo se utilizan para ajustar el modelo de eficiencia de generación de energía, sino que también ayudan a diseñar un sistema de disipación de calor más efectivo y prolongar la vida útil del módulo.

 3. Monitoreo de la velocidad del viento

   Función y rol: La velocidad del viento es crucial para la seguridad de las plantas fotovoltaicas. Una velocidad excesiva del viento puede generar una fuerte presión sobre los módulos fotovoltaicos y los soportes, lo que puede causar daños en los equipos. El rango de velocidad del viento de diseño habitual es de 20 a 28 m/s. Superar este rango puede causar daños o fallos en el sistema.

   - Valor: Los datos de velocidad del viento en tiempo real ayudan a advertir sobre vientos fuertes y orientan al personal de operación y mantenimiento para tomar medidas de protección, como reducir la altura de los bastidores o suspender la generación de energía, a fin de minimizar las pérdidas causadas por el viento. Además, los datos de velocidad del viento también pueden utilizarse para evaluar el efecto de enfriamiento del viento en los paneles fotovoltaicos y optimizar la distribución de la central eléctrica.

 4. Monitoreo de precipitaciones

   Función y rol: La precipitación tiene un doble impacto en las centrales fotovoltaicas. Las lluvias intensas, el granizo y otras inclemencias del tiempo pueden dañar directamente los módulos fotovoltaicos, especialmente con vientos fuertes y granizo, cuya superficie es propensa a impactos. Por otro lado, en zonas áridas, la falta de precipitaciones provoca la acumulación de polvo, lo que afecta la transmisión de luz y la eficiencia de la generación de energía.

   Valor: Al monitorear la cantidad e intensidad de la precipitación en tiempo real, la estación meteorológica puede realizar trabajos de drenaje y protección con antelación para evitar que los equipos se empapen o se dañen. Además, los datos de precipitación ayudan a evaluar el grado de acumulación de polvo en la superficie de los módulos y a optimizar el proceso de limpieza para mantener la eficiencia del sistema de generación de energía.

 5. Monitoreo de la humedad

   Función y rol: La humedad tiene un impacto directo en el rendimiento de los módulos fotovoltaicos. Un exceso de humedad puede provocar la aparición de gotas de agua o moho en la superficie del módulo, lo que afecta la transmisión de luz y, por lo tanto, reduce la eficiencia de generación de energía. En zonas secas con escasas precipitaciones, el polvo tiende a acumularse, lo que afecta aún más la eficiencia de generación de energía.

   - Valor: Los datos de humedad, cuando se utilizan junto con los datos de precipitación, pueden ayudar a evaluar el grado de acumulación de polvo en la superficie del módulo y determinar cuándo realizar trabajos de limpieza para garantizar el funcionamiento estable a largo plazo del sistema fotovoltaico.

 6. Monitoreo de la presión barométrica

   Función y uso: Los cambios en la presión barométrica suelen estar estrechamente relacionados con los cambios meteorológicos. Una presión barométrica baja suele ir acompañada de mal tiempo, como lluvias intensas, rayos, vientos fuertes, etc., mientras que una presión barométrica alta suele indicar buen tiempo. El monitoreo de la presión barométrica puede ayudar a predecir los cambios meteorológicos y mejorar la precisión de los pronósticos de generación de energía.

   - Valor: Los datos de presión barométrica proporcionan información a los modelos meteorológicos, lo que ayuda en la evaluación del rendimiento a largo plazo y la optimización del sistema, y respaldan análisis meteorológicos más complejos.

 Funciones y valor de los sensores necesarios para las estaciones meteorológicas solares fotovoltaicas

Para monitorizar exhaustivamente los parámetros meteorológicos relacionados con la generación de energía fotovoltaica, las estaciones meteorológicas solares fotovoltaicas están equipadas con diversos sensores de alta precisión. A continuación, se detallan los sensores más comunes, sus funciones y valores:

 1. Sensor de radiación solar (p. ej., NBL-W-HPRS)

   - Función y rol: Basado en el principio de termopila, mide con precisión la cantidad total de radiación solar, incluyendo la radiación directa y dispersa. Su recubrimiento de alta absorción garantiza una captura eficiente de la energía solar, y su diseño con compensación de temperatura reduce el impacto de las variaciones de temperatura ambiente en los resultados de la medición.

   - Valor: Proporciona a las plantas fotovoltaicas datos básicos para la predicción de la generación de energía, lo que ayuda a optimizar la distribución de la planta y los ángulos de los módulos para garantizar la máxima conversión de energía lumínica. Los datos de irradiancia acumulados durante un largo periodo ayudan a construir modelos precisos de predicción de la generación de energía que facilitan la programación de la red y la gestión de la carga.

 2. Sensor de temperatura y humedad (por ejemplo, NBL-W-LBTH)

   Función y rol: El monitoreo de la temperatura y la humedad ambiental tiene un impacto directo en la eficiencia de los módulos fotovoltaicos. Las altas temperaturas reducen la eficiencia del módulo, y la humedad puede afectar la limpieza de su superficie, lo que resulta en una disminución de la transmisión de luz.

   - Valor: Los datos de temperatura se utilizan para ajustar el modelo de eficiencia de generación de energía y guiar el diseño de disipación de calor, mientras que los datos de humedad ayudan a evaluar la posible acumulación de suciedad y a optimizar el programa de limpieza para garantizar que la superficie del módulo esté limpia y se mantenga una generación de energía eficiente.

 3. Sensor de velocidad y dirección del viento (p. ej., NBL-W-DS/NBL-W-SS)

   Función y rol: Monitorear la velocidad y dirección del viento es crucial para la seguridad estructural de los paneles fotovoltaicos. Los vientos fuertes pueden causar daños a la central eléctrica, especialmente cuando la velocidad del viento supera la velocidad de diseño (20-28 m/s), lo que puede provocar daños o fallas en los equipos.

   - Valor: Alerta temprana de condiciones climáticas extremas para garantizar la seguridad de las operaciones y el mantenimiento. Asimismo, los datos de velocidad del viento pueden utilizarse para evaluar el efecto de enfriamiento y optimizar la disposición del sistema fotovoltaico para mejorar la eficiencia general del sistema.

 4. Sensor de temperatura del panel (p. ej., NBL-W-PPT)

   Función y rol: Instalado en la parte posterior del módulo fotovoltaico, mide con precisión la temperatura del módulo y refleja las condiciones reales de funcionamiento. La temperatura del módulo afecta directamente la eficiencia de generación de energía, y la pérdida de eficiencia a altas temperaturas debe compensarse y calcularse mediante datos de temperatura.

   - Valor: Se utiliza para corregir la predicción de generación de energía, ayudar al personal de operación y mantenimiento a encontrar condiciones de calentamiento anormales a tiempo, tomar las medidas de disipación de calor u operaciones de mantenimiento correspondientes, prolongar la vida útil del módulo y mejorar la eficiencia de generación de energía.

 5. Sensor de presión atmosférica

   - Función y rol: Aunque no se mencionan a menudo en particular, los cambios en la presión atmosférica afectan indirectamente las condiciones climáticas y tienen un papel de apoyo en el análisis del rendimiento de la generación de energía a largo plazo.

   - Valor: Combinado con otros parámetros meteorológicos, proporciona insumos para modelos meteorológicos más complejos, contribuye a la evaluación del desempeño a largo plazo y a la optimización del sistema, y respalda pronósticos más precisos de generación de energía y decisiones de despacho.

 6. Sensor de precipitación

   - Función y rol: Monitoreo en tiempo real de precipitaciones, incluyendo fenómenos meteorológicos como lluvia y granizo. Las lluvias intensas o el granizo pueden causar daños físicos a los módulos fotovoltaicos, especialmente con vientos fuertes y tormentas de granizo, donde la superficie del módulo es susceptible a impactos.

   - Valor: Ayuda a prevenir daños a los módulos por inundaciones e impactos, garantizando un drenaje fluido y evitando que se empapen. Asimismo, los datos de precipitación permiten evaluar el grado de acumulación de polvo en la superficie del módulo y planificar la limpieza de forma racional para mantener el funcionamiento eficiente del sistema de generación de energía.

 Resumen:

La estación meteorológica solar fotovoltaica realiza un monitoreo exhaustivo del entorno de la planta fotovoltaica mediante la integración de diversos sensores de alta precisión. El análisis exhaustivo de estos datos no solo garantiza el funcionamiento seguro y estable de la central, sino que también mejora la eficiencia de la generación de energía y reduce los costos de operación y mantenimiento, lo cual constituye un soporte técnico indispensable para el uso eficiente de la energía fotovoltaica. En concreto, los datos proporcionados por la estación meteorológica desempeñan un papel importante en los siguientes aspectos:

1. Monitoreo en tiempo real: El sensor puede monitorear las condiciones meteorológicas en la zona donde se ubica la central fotovoltaica en tiempo real, incluyendo la temperatura, la humedad, la velocidad y la dirección del viento, entre otros datos. Estos datos son cruciales para la operación y el mantenimiento de la central, ya que permiten ajustar su estrategia operativa a tiempo para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente.   

2. Alerta temprana inteligente: Basándose en los datos de monitoreo de los sensores, la estación meteorológica puede proporcionar alertas tempranas de condiciones meteorológicas desfavorables que puedan afectar el funcionamiento de la planta fotovoltaica, como fuertes vientos y lluvias torrenciales. Esto proporciona al equipo de operación y mantenimiento un valioso margen de tiempo para realizar comprobaciones de seguridad y medidas de protección, evitando eficazmente fallos y pérdidas en la planta fotovoltaica causados por factores meteorológicos.

3. Análisis de eficiencia energética: Mediante los datos meteorológicos recopilados por los sensores, la estación meteorológica puede realizar análisis de eficiencia energética para evaluar la eficiencia de generación de energía de la planta fotovoltaica. Esto proporciona una base científica para optimizar el diseño de la central y aumentar su capacidad de generación, lo que contribuye a una mayor rentabilidad de la misma.

4. Reducir los costos de operación y mantenimiento: el sensor puede advertir con antelación sobre posibles desastres meteorológicos y la disminución de la eficiencia de generación de energía, de modo que la central eléctrica pueda tomar medidas para prevenir y responder con anticipación, reduciendo así los costos de operación y mantenimiento y la tasa de fallas.

En resumen, la estación meteorológica solar fotovoltaica proporciona un importante respaldo de datos para la predicción de la generación de energía, la gestión de operación y mantenimiento (O&M) y la garantía de seguridad de las centrales fotovoltaicas mediante el monitoreo preciso de factores meteorológicos (como la irradiancia, la temperatura, la velocidad del viento, las precipitaciones, la humedad, etc.). Estos datos meteorológicos no solo mejoran la eficiencia de la generación de energía fotovoltaica, sino que también proporcionan alertas tempranas de condiciones climáticas extremas y ayudan a prevenir daños en los equipos, garantizando así la operación estable a largo plazo de las plantas fotovoltaicas. Mediante la implementación de sensores adecuados, la estación meteorológica puede proporcionar un monitoreo meteorológico completo y en tiempo real para las centrales fotovoltaicas, lo que garantiza la programación energética y la optimización del sistema.

  Ficha técnica de los sensores de radiación solar tipo piranómetro

Manual de instrucciones del sensor de radiación solar NBL-W-SRS V4.0.pdf

Manual de instrucciones del sensor de radiación solar NBL-W-HPRS V3.0.pdf