mayo 07, 2024

Calibración de piranómetros termovoltaicos y fotovoltaicos

Hasta hace poco, la calibración se realizaba tomando como referencia el clásico piranómetro de termopila, porque nosotros, los probadores, solo teníamos esa herramienta como referencia.

Sí, incluso nosotros calibramos nuestros sensores primarios en comparación con un piranómetro, aunque sea el mejor del mercado: un estándar secundario de Kipp & Zonen.
Pero, a partir de meses de estudios comparativos, ya sabíamos, aunque con cierta aproximación, que no debíamos calibrar en días especialmente calurosos y que debíamos calibrar lejos de las horas centrales del día debido al llamativo componente infrarrojo que los pobres sensores de las células fotovoltaicas no serían capaces de detectar.

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Ahora ya no podemos permitirnos estas aproximaciones: la fotovoltaica ha evolucionado, ha madurado.
Cuando calculamos el rendimiento de una planta fotovoltaica, ya no podemos permitirnos ignorar que existen reglas específicas, aunque bastante recientes, para la trazabilidad y la calibración de los sensores de las células fotovoltaicas.
Entre otras cosas, referir el rendimiento de una planta fotovoltaica a un sensor de termopila es más desventajoso que referirlo a un sensor de célula fotovoltaica en ciertos días.

El mercado exige una precisión cada vez mayor en la estimación y/o el control de la producción de una planta de cientos o miles de kilovatios.
Y por lo tanto, el típico error debido a la fracción de infrarrojo que no es registrable por las células fotovoltaicas (módulos y sensores), que podría estar en torno al 4%, es algo que ya no podemos permitir.

Por supuesto, los sensores de termopila tienen ciertas ventajas como la estabilidad en el tiempo y por lo que debemos preguntarnos con qué fines queremos monitorizar una planta fotovoltaica.

CALIBRACIÓN DE PIRANÓMETROS FOTOVOLTAICOS

El estándar de referencia es IEC60904-2

Las operaciones de calibración se llevarán a cabo por comparación; la referencia es una muestra primaria calibrada por el instituto ISFH, acreditado a DAKKS con un procedimiento «extendido» que logra una incertidumbre del 2%.

A partir de esta muestra primaria, se crean tres «referencias de trabajo» (ver IEC60904-2) con tres medidores solares digitales SUNMETER (llamados SUNMETER primarios).

Cuando se fabrica un nuevo SUNMETER al final del proceso de producción, el medidor solar se calibra por comparación directa con un SUNMETER primario.
Un software (SMCalibrator) inserta dos coeficientes de corrección para que coincidan con el valor de irradiación indicado por el primario.

De hecho, el firmware a bordo del SUNMETER prevé la inclusión de dos coeficientes de corrección, uno para el valor de bajo nivel de radiación y otro para alta radiación.
Una vez que los coeficientes de corrección se insertan en la memoria interna, las lecturas se rehacen y se comparan con las del SUNMETER primario para asegurarse de que estén alineadas.

Así, gracias a la tecnología digital de SUNMETER, cada uno de estos medidores solares digitales viene listo para usar sin necesidad de tener equipos o condiciones especiales para ajustar la entrada analógica de su registrador de datos para lograr las lecturas que desea.

Si, por el contrario, se utiliza un registrador de datos con entrada RS485 (Modbus), las lecturas en la dirección lógica del SUNMETER ya se expresan obviamente en W/m2.

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Calibración de pironómetros de termopila

El estándar de referencia es el ISO9847.

También en este caso, las operaciones de calibración se llevarán a cabo por comparación; nuestra referencia primaria es un piranómetro patrón secundario de una marca conocida, calibrado por el fabricante y referido al piranómetro primario del Centro Radiométrico Mundial (WRC).

El proceso de calibración se lleva a cabo mediante la exposición a la luz solar natural, en condiciones climáticas adecuadas o en el laboratorio.
Los valores de salida del piranómetro primario (SR20) se leen desde un registrador de datos con una resolución de 14 bits* que opera con una compensación de temperatura del valor leído.
En los otros canales se encuentran los piranómetros a calibrar.

La calibración no se realiza en dos puntos, sino que se realizan al menos 315 lecturas.
A continuación, se lleva a cabo la calibración siguiendo el procedimiento matemático indicado en ISO9847.
En conclusión se encontrarán las lecturas con el nuevo factor de calibración.

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* El registrador de datos es calibrado por un Instituto acreditado y se revisa periódicamente para mantener su «confirmación metrológica».

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