estudio de la radiación solar en ecuador y sus efectos en el comportamiento de paneles...

Javier García Molleja

Tutor: Bernat Codina (Universitat de Barcelona)

Co-Tutora: Graciela Salum (Yachay Tech)

Máster en Energías Renovables y Sostenibilidad Energética

Ecuador está apostando por las energíasrenovables para cambiar su matriz energética.

La energía hidráulica es su apuesta más fuerte.

Se hace necesario, para zonas aisladas,combinar otros tipos de recursos renovables.

Debido a la posición geográfica del paísconviene investigar la energía solar.

[globalsolaratlas.info]

La compleja orografía ecuatoriana (Sierraandina) fomenta el aprovechamiento de laradiación solar.

Sin embargo, en las altitudes promedio de laSierra (2000 msnm), la radiación UV recibidaes relevante.

Atendamos a la componente UVB, ya que lainsolación debida a esta componente aumentaun 19% cada 1000 m de ascenso.

La radiación UVB es muy relevante al ser unaradiación energética con efectos biológicos yde degradación de materiales.

Se usa panel solarSYSM-20S de Simonocristalino paradeterminar susparámetros principales(Isc y Voc).

Con termopar de mide latemperatura del panel(TP) y la ambiental (Ta).

Con la carga variable serecrea la curva I-V.

FF = 0,747hSTC = 11,5%RS = 3,78 W

RP = 2657,09 W

El lugar de estudio fue Ibarra (Ecuador), cuyascoordenadas son 0,337024ºN; 78,145163ºW,2220 msnm, UTC-5.

Se tomaron mediciones bajo condición de cielodespejado el día 16/07/2017.

El mediodía solar fue a las 12:18

Caracterizando los parámetros del panel solarpudimos caracterizar la radiación solar duranteese día en concreto.

También se evaluaron los efectos de laradiación UVB (290 – 320 nm).

Se ve que Isc aumenta hasta el mediodía ydespués reduce su valor.

Por otro lado, Voc es casi constante cuando TP

es elevada.

Hemos visto que Isc se comporta igual que GP.

Conociendo los parámetros STC se puedenvincular ambos parámetros.

Los valores estimados son cercanos a los deotros estudios experimentales.

Con bases satelitales podemos conocer losdatos meteorológicos del momento de lamedición.

El modelo SMARTS2 de radiación solar se usócon estos parámetros para determinar lasirradiancias espectrales.

Fijando los valores cercanos al mediodía vemosque SMARTS2 predice irradiancias similarespara el resto de horas de medición.

AOD550 = 0,131O3 = 257,6 DU

CO2 = 405,75 ppmTa = 24,2 ºCHR = 54,4%

CAP = 2,61 cmAlbedo = 0,17

El área de la curva gaussiana da la insolacióndel día: 8,975 kWh/m2.

A lo largo del día el peso de cada rangoespectral en la irradiancia total cambia.

La radiación UV se comporta igual que la total,al contrario que la VIS e IR.

En instantes de mayor GP y TP se identifican las menores eficiencias.

Con el modelo SMARTS2 se puede identificarel estado de la atmósfera durante unamedición.

Es posible analizar la turbidez atmosférica y lacontribución del O3, la dispersión Rayleigh, losaerosoles y el vapor de H2O.

Según la ecuaciónde eficiencia, amayor TP ha dereducirse h. Esto sedebe al parámetro k.

Esto se compruebaen nuestro estudioexperimental.

Ya hemos visto que ambas se comportancualitativamente de la misma manera.

La insolación UVB del día fue 0,031 kWh/m2.

Existe un vínculo entonces entre ambasirradiancias.

Dicho vínculo dependerá del tiempo, luego sucomportamiento es de función.

Se postula una relación cuadrática entre ambasirradiancias.

No se haidentificado unatendencia claraentre eficiencia eirradiancia UVB.

Se tiene que amayor GP menorh.

Esto se debe a lallegada demayores fotonesIR con energíainferior al gap.

A la altitud de Ibarra hemos visto que nopuede descartarse la llegada de fotones UVB.

Estos son de muy alta energía, luego en elsemiconductor se dará el proceso determalización.

Dicho proceso puede estar relacionado con unaumento de TP.

A la larga, las altas temperaturas generadas poralta irradiación terminarán degradando elpanel antes de tiempo.

TNOCT = 49 ºCb = 0,036 ºCm2/W

Estudiamos el comportamiento de un panelsolar SYSM-20S en Ibarra (Ecuador) y lainfluencia que posee la radiación solar sobreeste.

Las mediciones fueron hechas el día16/07/2017 bajo condiciones de cielodespejado.

Pudimos recrear varias curvas I-V y P-V.

Con una sencilla ecuación relacionamos Isc yGP.

Esto nos ayudó a aplicar el modelo SMARTS2,determinando una insolación global total de8,975 kWh/m2 y una insolación UVB de 0,031kWh/m2.

Por otro lado, comprobamos que las menores hse alcanzan cuando GP y TP son elevadas.

SMARTS2 indicó que la dispersión Rayleigh ylos aerosoles absorben la radiación de ondacorta y que el vapor de agua absorbe laradiación de onda larga.

Se constató la relación lineal entre h y TP.

GP y GUVB están ligadas mediante una funcióncuadrática dependiente del tiempo.

h decae cuando GP (y GUVB) alcanzan altosvalores.

GUVB posee una importante influencia en elvalor de TP mediante efectos de termalización.

Al tribunal de esta presentación:

Camila Barreneche (Universitat de Barcelona)

Alejandro Calderón (Universitat de Barcelona)

A mis tutores, Bernat y Graciela

A mi esposa, padres, amigos y alumnos

Al grupo UNIBA3001, junto a Saravana, Brunay Eduardo

A nuestro querido y maltratado planeta Tierra