INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA RADIACIÓN SOLAR...
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INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA RADIACIÓN SOLAR Solarímetro termoeléctrico o piranómetro Mide la irradiancia sobre el plano del sensor, generando una fem proporcional a la radiación incidente (~10 μV/W/m 2 ). En la superficie superior del sensor tienen una placa de material con alto coeficiente de absorción (>97%) para colectar la radiación incidente en un rango espectral amplio. La superficie puede ser completamente negra no selectiva (izquierda) o con sectores blancos y negros (derecha). Como detector utilizan varias termocuplas conectadas en serie (termopila) que miden la diferencia de temperatura respecto de una referencia fija. DIEC-UNS - 1er cuat. 2019 1 FAE - Clase 8
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INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA RADIACIÓN SOLAR
Solarímetro termoeléctrico o piranómetro
Mide la irradiancia sobre el plano del sensor, generando una fem proporcional a la radiación incidente (~10 μV/W/m2).
En la superficie superior del sensor tienen una placa de material con alto coeficiente de absorción (>97%) para colectar la radiación incidente en un rango espectral amplio.
La superficie puede ser completamente negra no selectiva (izquierda) o con sectores blancos y negros (derecha).
Como detector utilizan varias termocuplas conectadas en serie (termopila) que miden la diferencia de temperatura respecto de una referencia fija.
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INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA RADIACIÓN SOLAR
Solarímetro termoeléctrico o piranómetro (cont)
Para evitar que el clima afecte la medida (convección, humedad, etc.) tienen una o dos cúpulas.
Material de alta transmitancia en todos los ángulos de incidencia.
Deben limpiarse con frecuencia.
Suelen tener desecantes (gel de sílice coloreado) internos fijos o removibles para absorber la humedad que pueda ingresar.
Pueden tener ventiladores y calefactores, para remover el polvo, rocío, nieve.
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INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA RADIACIÓN SOLAR
Solarímetro termoeléctrico o piranómetro (cont)
Deberían tener respuesta espectral uniforme en el rango de longitudes de onda de la radiación solar para no alterar la medida.
Como todo sensor, tienen una constante de tiempo, i.e. no responden en forma instantánea a variaciones de radiación.
Son muy robustos y no requieren alimentación.
Tienen alta sensibilidad. Varía con la irradiancia y la temperatura.
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INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA RADIACIÓN SOLAR
Solarímetro termoeléctrico o piranómetro (cont)
Se utilizan para medir irradiancia global sobre una superficie
También son utilizados para medir la componente difusa bloqueando la directa mediante
Banda que debe ajustarse semanalmente y ajuste de medidas a posteriori.
Dispositivos móviles que realizan seguimiento del sol.
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Solarímetro termoeléctrico o piranómetro (cont)
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http://task46.iea-shc.org/Data/Sites/1/publications/Best%20Practices-
Handbook-for-the-Collection-and-Use-of-Solar-Resource-Data-Solar-
Energy-Applcations--Second-Edition.pdf
ISO 9060WMO (World Meteorological Organization)
INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA RADIACIÓN SOLAR
Solarímetro termoeléctrico o piranómetro (cont)
Solarímetros Kipp & Zonen
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https://www.kippzonen.com/ProductGroup/1/Solar-Instruments
INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA RADIACIÓN
Solarímetro fotovoltaico
Miden radiación global o difusa (con dispositivo de apantallamiento)
Como detector utilizan un fotodiodo o celda fotovoltaica.
La repuesta espectral del detector no es uniforme e influye en la exactitud de la medida.
Son más rápidos y más económicos que los piranómetros, pero menos precisos.
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INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA RADIACIÓN
Pirheliómetro
Mide la radiación directa en incidencia normal
Enfocan el sol con un tubo colimado. El detector se ubica en el otro extremo.
Pueden emplearse filtros para medir en diferentes longitudes de onda.
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FiltrosPosicionador de dos ejesPirheliómetro
INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA RADIACIÓN
Solarímetro patrón
World Radiometric Reference (WRR) es mantenido por el World Radiation Center (WRC) ubicado en la ciudad de Davos.
Está compuesto por seis radiómetros de cavidad.
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INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA RADIACIÓN
Heliógrafo
Registran la cantidad de horas de sol (heliofanía).
Campbell-Stokes: utiliza una banda de pape que se va quemando cuando la radiación supera un umbral (120 W/m2). Es pasivo (no necesita alimentación), simple y muy robusto. Requiere intervención humana para cambiar el papel y medir la longitud del trazo.
Fotodiodos: son electrónicos y permiten automatizar la medida.
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IMPORTANCIA DE LAS MEDIDAS
La incerteza en la estimación del recurso se transforma en riesgo financiero del proyecto y afecta la bancabilidad.
Se requiere al menos de 1 año de medidas locales de buena calidad, análisis de la incertidumbre de las medidas y la posterior correlación con modelos o medidas de largo plazo (varios años).
Muchas instituciones requieren un nivel de confianza del 90 o 95%.
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https://help.helioscope.com/article/141-creating-a-p50-and-p90-with-helioscope
IMPORTANCIA DE LAS MEDIDAS
Material para profundizar Marie Schnitzer. Reducing Uncertainty in Solar Energy Estimates: A Case
Study. 2013 Sandia PV Performance Modeling Workshop Santa Clara, CA. May 1‐2, 2013 http://energy.sandia.gov/wp-content/gallery/uploads/23-Schnitzer-AWS-Truepower-Reducing-
Solar-Resource-Error-Through-On-Site-Monitoring-May2013.pdf_8E_8I.pdf
Fitch Ratings Global Infrastructure & Project Finance. Renewable Energy Project Rating Criteria Sector-Specific Criteria, febrero 2019. https://www.fitchratings.com/site/re/10061770
Müller, Björn & Heydenreich, Wolfgang & Reich, Nils & Reise, Christian & Farnung, Boris. (2015). Investment Risks of Utility-scale PV: Opportunities and Limitations of Risk Mitigation Strategies to Reduce Uncertainties of Energy Yield Predictions. 10.1109/PVSC.2015.7355942. https://www.researchgate.net/publication/290135569_Investment_Risks_of_Utility-
scale_PV_Opportunities_and_Limitations_of_Risk_Mitigation_Strategies_to_Reduce_Uncertainties_of_Energy_Yield_Predictions
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RECURSO SOLAR EN ARGENTINA
Densidad de radiación global diaria sobre sup. horizontal
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Diciembre Junio
http://www.gersol.unlu.edu.ar/Atlas_Solar/mapas-rad-solar.html
RECURSO SOLAR EN ARGENTINA
Red de estaciones solarimétricas en la pampa húmeda
Instaladas por el INTA y el Grupo de estudios de radiación solar (Gersolar) de la Univ. Nacional de Luján.
10 estaciones integradas que miden radiación directa y difusa.
Se publica mensualmente el mapa de radiación global horizontal (http://www.gersol.unlu.edu.ar/)
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Enero 2018
7.61
7.47
7.33.
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Agosto 2018
HORAS DE SOL PLENO
Equivalente a la cantidad de horas con radiación constante a 1kW/m2 que representan la misma radiación recibida en el día.
Es un concepto muy útil para el diseño de sistemas de conversión de la energía solar.
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APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA SOLAR
Tipo de sistemas
Fotovoltaicos
Convierten la radiación solar directamente en energía eléctrica
Térmicos
Transforman la radiación solar en energía térmica.
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