Uno de los primeros pasos a tomar en el diseño, dimensionado y cálculo de las instalaciones de autoconsumo fotovoltaico es la obtención de diversos datos climáticos básicos del emplazamiento donde se desea realizar la instalación, con el objetivo principal de poder cuantificar la producción fotovoltaica.
Los más importantes en el caso de proyectos de energía solar son la radiación solar y la irradiancia, que definen el recurso solar disponible en una ubicación determinada. En esta entrada se explicarán ambos conceptos e indicarán diversas fuentes para su consulta, así como la de otros parámetros importantes para el cálculo de las instalaciones.
En las siguientes publicaciones se abordará de manera detallada el método de cálculo de la radiación solar e irradiancia incidentes, así como de la producción fotovoltaica y curva de generación diaria. Los documentos citados y enlazados también se adjuntan al final de la entrada.
ÍNDICE DE CONTENIDOS
RADIACIÓN SOLAR
La radiación, también denominada irradiación, se define como la cantidad de energía que recibe una superficie en una ubicación, periodo de tiempo y disposición determinados. Normalmente se mide en [kWh / (día x m2)] u horas solar pico ([HSP]), que indican la radiación diaria media mensual. No se deben confundir las horas de sol o luz diurna con las [HSP].
Las características eléctricas de los paneles fotovoltaicos, como su potencia o voltaje, varían en función de las condiciones ambientales, razón por la cual se utilizan unas condiciones de referencia, siendo las más empleadas las STC (Standard Test Conditions) y NOCT (Nominal Operating Cell Temperature).
Los fabricantes suelen dar los parámetros en condiciones STC, es decir, con una irradiancia de 1000 [W / m2], una temperatura de célula de 25 [ºC] y una masa de aire de 1,5. Por lo tanto, los valores indicados en las fichas técnicas se deberán corregir en función de las condiciones reales.
Las unidades mencionadas, [kWh / (día x m2)] o [HSP], que son intercambiables, indican el número de horas diarias equivalentes durante las cuales un panel solar ha recibido una irradiancia de 1000 [W / m2], ya que la energía incidente varía a lo largo del día, alcanzándose un máximo de irradiancia disponible al mediodía solar.
El uso de estas unidades permite obtener fácilmente la energía máxima que se podría generar -sin considerar las pérdidas- multiplicado las horas solar pico por la potencia pico del panel en condiciones STC, es decir, potencia nominal por las horas de funcionamiento.
El valor de la radiación solar depende principalmente de la ubicación, ya que la energía disponible varía principalmente según la nubosidad y la latitud del emplazamiento. Este dato se puede consultar en el documento «Atlas de Radiación Solar en España utilizando datos del SAF de Clima de EUMETSAT» elaborado por la AEMET o en las bases de datos de PVGIS.
Cabe aclarar que en este documento se denomina de manera incorrecta a la radiación solar como irradiancia, tal y como se puede ver en el anterior gráfico. También es importante la disposición del panel, es decir, su inclinación y orientación (azimut).
En el caso del documento elaborado por AEMET, los valores se dan para una superficie con 0º de inclinación, por lo que se deberán corregir para otros casos. Además, existen sombras y otros fenómenos que pueden afectar a la radiación incidente, como la nieve o la contaminación atmosférica.
IRRADIANCIA
La irradiancia es la magnitud que indica la potencia incidente en una superficie en un momento determinado ([W / m2]). El área bajo la curva de irradiancia de un periodo de tiempo determinado (e.g. un día) es la radiación solar recibida en ese lapso ([Wh / (día x m2)]).
La curva de irradiancia diaria media mensual puede obtenerse en PVGIS o calcularse a partir de la radiación media diaria mensual, estimando para ello la forma de la curva a través de diversos métodos o distribuciones de probabilidad.
En los siguientes gráficos se muestran las curvas de irradiancia en Sevilla capital en los meses de enero y julio a una inclinación de 0º. La curva global es la suma de la difusa más la directa y la de cielo claro indica lo que ocurre en un día completamente despejado.
La irradiancia depende de los mismos parámetros que la radiación y su obtención permite afinar el cálculo de la producción fotovoltaica, así como obtener la curva de generación fotovoltaica, que posibilita realizar un balance energético de la instalación respecto al suministro asociado (e.g. una vivienda o negocio).
OTROS PARÁMETROS
Existen multitud de parámetros climáticos necesarios para un correcto cálculo de las instalaciones, entre los que caben destacar la velocidad del viento, para determinar la solidez estructural de los equipos y la cubierta, y la temperatura durante las horas de sol, necesaria para precisar las pérdidas térmicas que sufren los paneles.
La temperatura puede ser consultada en el documento «Guía Técnica – Condiciones climáticas exteriores de proyecto» redactado por el IDAE o en PVGIS si se desean obtener los perfiles horarios de temperatura. La velocidad del viento y la metodología para valorar sus efectos pueden tomar del «Código Técnico de la Edificación | DB-SE-AE» o de la página web de la AEMET en el caso de querer valorar los datos más extremos registrados.
