Hasta el año 2008, la calibración se realizaba utilizando un piranómetro de termopila tradicional como instrumento de referencia, ya que en ese momento representaba la única solución ampliamente disponible y fiable. Durante este período, nuestros sensores fotovoltaicos (PV) primarios se calibraban por comparación con un piranómetro de termopila, en particular un Kipp & Zonen de Clase Secondary Standard, reconocido por su alta precisión de medida. Sin embargo, ensayos comparativos de campo prolongados pusieron de manifiesto limitaciones asociadas a este enfoque. En particular, se observó que las calibraciones realizadas durante días muy calurosos o en torno al mediodía solar se veían afectadas por discrepancias sistemáticas. En estas condiciones, la componente infrarroja (IR) de la radiación solar aumenta de forma significativa; los piranómetros de termopila responden a esta contribución IR, mientras que las células de referencia fotovoltaicas no lo hacen, debido a su mecanismo de conversión fotovoltaica. Como resultado, el uso de instrumentos de termopila como referencias de calibración para sensores PV puede introducir errores sistemáticos en los valores de irradiancia obtenidos.
Paralelamente a estas observaciones empíricas, la publicación y posterior evolución de la serie de normas IEC 60904 proporcionó un marco formal para el diseño, la caracterización y la calibración de sensores de irradiancia fotovoltaicos. En particular, la IEC 60904-2 define procedimientos de calibración trazables para dispositivos de referencia PV, teniendo explícitamente en cuenta su respuesta espectral, la dependencia con la temperatura y las condiciones de funcionamiento. La introducción de estas normas clarificó la metodología de calibración adecuada para los sensores de irradiancia basados en tecnología fotovoltaica y abordó las limitaciones inherentes a las calibraciones basadas en referencias de termopila para aplicaciones fotovoltaicas.
Hoy en día, estas aproximaciones ya no son aceptables. El sector fotovoltaico ha evolucionado y madurado. Al evaluar el rendimiento de una planta PV, ya no se puede ignorar el hecho de que existen normas específicas para la trazabilidad y la calibración de las células de referencia fotovoltaicas, normas que no existían o no estaban ampliamente adoptadas hace años.
Además, en determinadas condiciones, relacionar el rendimiento PV con un sensor de termopila puede ser menos preciso que utilizar una célula de referencia fotovoltaica calibrada. El mercado exige actualmente una mayor precisión en la estimación y el control de la producción de plantas que van desde cientos hasta miles de kilovatios. Un error típico causado por la fracción IR no detectable por las células PV, a menudo del orden del 4 %, ya no es tolerable.
El procedimiento de calibración sigue los requisitos de la norma IEC 60904-2, Edición 4.0 (2023), la versión más reciente y actualizada del estándar internacional para la calibración de dispositivos de referencia fotovoltaicos (PV).
Esta edición introduce actualizaciones importantes, entre ellas procedimientos ampliados para la calibración en el punto de máxima potencia, requisitos revisados para las mediciones de respuesta espectral y del coeficiente de temperatura, especificaciones mejoradas para las resistencias shunt integradas y reglas explícitas para la trazabilidad de la calibración.
La calibración se realiza por comparación, tal como se define en la IEC 60904-2.
El dispositivo de referencia es una muestra de referencia primaria calibrada en el instituto ISH, acreditado por DAkkS, mediante un procedimiento de calibración “extendido” que proporciona una incertidumbre total del 1,0 %.
La calibración de nuestros piranómetros de termopila se realiza de acuerdo con la norma ISO 9847.
La calibración se lleva a cabo mediante comparación lado a lado con un instrumento de referencia. Nuestra referencia primaria es un piranómetro de Clase Secondary Standard de un fabricante ampliamente reconocido, calibrado en fábrica y trazable al piranómetro de referencia primaria del World Radiometric Centre (WRC).
El proceso de calibración se realiza bajo luz solar natural, ya sea en exteriores bajo condiciones meteorológicas adecuadas o mediante exposición controlada en laboratorio. La señal de salida del piranómetro primario (por ejemplo, SR20) se registra mediante un data logger con resolución de 14 bits, que también aplica compensación por temperatura. Los piranómetros en calibración se conectan a los canales restantes del registrador. En lugar de utilizar únicamente dos puntos de calibración, se adquieren al menos 315 pares de mediciones. El factor de calibración se determina posteriormente utilizando el procedimiento matemático descrito en la ISO 9847. Finalmente, los valores de irradiancia se recalculan utilizando el nuevo factor de calibración para obtener la sensibilidad actualizada del instrumento.
El enfoque de calibración adoptado es plenamente coherente con los principios y recomendaciones de la ISO 9847 para la calibración de piranómetros en exteriores. En particular, el uso de un instrumento de referencia de mayor precisión con trazabilidad documentada, la geometría de montaje lado a lado y la adquisición de datos casi simultánea garantizan el cumplimiento de los requisitos de la norma para minimizar los errores sistemáticos. Asimismo, las mediciones de calibración se realizan bajo condiciones ambientales estables y durante intervalos de tiempo suficientemente largos, tal como prescribe la ISO 9847, con el fin de tener en cuenta la influencia de la variabilidad atmosférica, el ángulo de incidencia y los efectos de la temperatura sobre la incertidumbre de medida. Los valores de sensibilidad obtenidos son, por tanto, válidos para las condiciones de calibración y proporcionan una base fiable para posteriores mediciones de irradiancia en uso operativo.
