Albedo superficial - preguntas más frecuentes

Debido al impacto que tiene el albedo de la superficie en los cálculos del rendimiento fotovoltaico, sobre todo en los sistemas bifaciales, ha aumentado el interés por conocer este parámetro. Estas son las preguntas más típicas que estamos recibiendo y sus correspondientes respuestas:

¿Por qué los promotores solares están pensando en módulos bifaciales para sus proyectos?

Los módulos fotovoltaicos bifaciales no son una tecnología nueva, pero están ganando popularidad entre los promotores de proyectos. Los módulos bifaciales ofrecen varias ventajas en comparación con los módulos monofaciales:

1. Ganancia bifacial: sin ningún cambio en el sistema se puede esperar un mayor rendimiento. Para optimizar la ganancia es necesario modificar el diseño (mayor altura, distancia entre hileras, tipo de construcción....).
2. Precio: los módulos bifaciales son sólo ligeramente más caros que los monofaciales. Sin embargo, la ganancia bifacial suele compensar el mayor coste de los paneles

¿Qué factores influyen en la ganancia bifacial?

Hay algunos factores importantes que influyen en la ganancia bifacial. Para obtener el máximo rendimiento de sus módulos bifaciales, debe tener en cuenta lo siguiente

• El albedo de la superficie (que se tratará más adelante)
• Altura de instalación de los paneles: cuanto más alta, mejor. El NREL recomienda una altura mínima de 0,5 m sobre el suelo. Por encima de 3 m el impacto es muy reducido. Sin embargo, esto aumenta el coste de la instalación
• Espaciado de los paneles: cuanto más anchos, mejor, pero también son más caros e impopulares
• Ángulo de inclinación - ángulo de inclinación ligeramente superior al óptimo para monofacial dependiendo de las condiciones locales

¿Qué representa el albedo superficial?

El albedo superficial (de la palabra latina albus, que significa blanco) es la medida de la reflexión difusa de la radiación solar desde el suelo hacia el espacio de incidencia. Es adimensional y se mide en una escala de 0 (una superficie negra que absorbe toda la radiación) a 1 (una superficie que refleja el 100% de la radiación recibida al espacio de incidencia). Así, por ejemplo, un valor de albedo superficial de 0,2 significa que la superficie refleja el 20% de la radiación recibida.

Esta definición aparentemente sencilla tiene implicaciones físicas relativamente complejas para la simulación fotovoltaica. El albedo no es una propiedad constante de una superficie concreta. También depende de los parámetros atmosféricos y de las condiciones de iluminación. Los valores del albedo varían en diferentes escalas temporales: minuto, día, estación e incluso interanual.

Variación diaria típica del albedo (línea morada) medida en el día de cielo despejado del 2 de enero de 2011, en la estación BSRN Bondville, EE.UU:

Dado que los valores de albedo no son constantes, un rango típico de valores sólo puede servir como una primera estimación preliminar:

¿Cómo caracterizar el albedo superficial de un lugar concreto?

Los valores históricos del albedo de la superficie son fundamentales para una simulación precisa del rendimiento de los proyectos fotovoltaicos bifaciales. Existen dos formas principales de obtener valores históricos del albedo en cualquier lugar del mundo:

• El reanálisis climático proporciona datos sobre la historia reciente de la atmósfera, la superficie terrestre y los océanos mediante la combinación de modelos de predicción numérica del tiempo (NWP) con observaciones. Estos conjuntos de datos se actualizan constantemente y pueden proporcionar datos reticulares a escala mundial con una alta resolución temporal. Proporcionan datos sin lagunas, pero la resolución espacial es baja.
• Los modelos basados en satélites utilizan datos procedentes de sensores instalados en satélites, que proporcionan continuamente nueva información. Uno de los sensores más conocidos y cuyos datos derivados se utilizan ampliamente es el llamado Espectrorradiómetro de Imágenes de Resolución Moderada (MODIS), un instrumento capaz de cubrir el globo terráqueo cada 1 ó 2 días realizando mediciones en 36 bandas espectrales (7 para el albedo). La resolución espacial alcanzada es notablemente superior a la del reanálisis, pero los datos contienen lagunas debidas a la presencia de nubes persistentes y/o fallos en la detección de nieve.

¿Por qué es habitual encontrar lagunas en las series temporales de Albedo?

Los fenómenos meteorológicos suelen ir acompañados de nubes y los satélites no pueden "ver" la superficie terrestre en presencia de nubes. En particular, las lagunas de datos debidas a eventos de nieve son especialmente difíciles. Hemos observado una infradetección y una sobredetección del albedo de la nieve en todas las fuentes que hemos comprobado. Las razones son las siguientes:

• Los algoritmos de detección de nubes no son perfectos y a veces presentan dificultades para distinguir con precisión entre nubes y nieve.
• Cambio en las propiedades de la nieve a lo largo del tiempo: la nieve fresca es muy brillante (albedos superiores a 0,8), pero puede oler y ensuciarse a corto plazo y el albedo puede ser tan bajo como 0,5 o incluso inferior.

Para resolver este problema, la estrategia para generar albedo (diario) se basa en una media ponderada de una ventana temporal de 16 días centrada en el día de interés. Este enfoque, seguido de los productos MODIS por satélite, permite colmar parcialmente las lagunas.

Sin embargo, en algunas regiones y momentos del año, esto no es posible debido a la fuerte persistencia de las nubes. En tales casos, para llevar a cabo un rellenado completo de lagunas necesitamos considerar fuentes adicionales tales como

• productoscomplementarios basados en satélites
• datos adicionales de reanálisis

Al combinar diferentes fuentes, queremos alcanzar un equilibrio óptimo entre precisión y representación espacial.

¿Alguna recomendación para una caracterización completa del albedo y la validación de las estimaciones basadas en satélites?

Se necesitan varios años de datos para captar toda la variabilidad temporal del albedo superficial de un lugar concreto. Disponer de información sobre el uso del suelo en ese lugar concreto también es de gran interés para interpretar cualquier cambio en los datos y evaluar la representatividad del área cubierta.

El albedo superficial puede medirse con un albedómetro, una combinación de dos piranómetros individuales -optimamente idénticos- orientados hacia el cielo en posición horizontal, como es habitual para medir la GHI (Global Horizontal Irradiance), y orientados hacia el suelo para la GRI (Global Reflected Irradiance). El cociente de ambas magnitudes es el albedo de la superficie.

Albedometro Hukseflux SRA11

Aunque instalar el sensor en el POA (plano del conjunto) es útil para conocer la GTI (Irradiancia Global Inclinada) que se recibe en la parte posterior de los paneles, el albedo superficial no puede medirse en esa posición.

Las mediciones del albedo en tierra, que sólo cubren unos pocos días, no son suficientes para realizar una comparación robusta entre los albedómetros y los datos obtenidos por satélite. Para cubrir todo el comportamiento estacional, recomendamos medir el albedo durante al menos un año. Dependiendo de la ubicación, puede considerarse un periodo de medición algo más corto.

¿Proporciona Solargis valores del albedo superficial?

Sí, Solargis ha preparado una base de datos de albedo adaptada a las necesidades de la industria de la energía solar. La base de datos se ha preparado filtrando las fuentes disponibles (procedentes tanto de fuentes basadas en satélites como MODIS y NWP como ERA5), combinándolas adecuadamente, aplicando métodos de reducción de escala y ejecutando correcciones adicionales. Los datos están disponibles a través de los productos Solargis Prospect (como novedad en el Plan Profesional) y Solargis Evaluate (como complemento a las series temporales del Plan Profesional):

A la izquierda, representación de la base de datos de albedo superficial en baja resolución con lagunas. A la derecha, representación de la base de datos de albedo de Solargis:

Tabla con una descripción de los productos de datos de albedo ofrecidos por Solargis:

Puede saber más sobre las especificaciones técnicas de los productos de albedo de Solargis aquí: https://kb.solargis.com/docs/satellite-based-albedo-data

¿Cuál es la precisión de la base de datos de albedo Solargis?

La base de datos de albedo de Solargis ha sido validada mediante mediciones sobre el terreno. En la fecha de publicación de este texto, hemos validado la base de datos en 8 emplazamientos de EE.UU. pertenecientes a las redes de estaciones terrestres AMERIFLUX y SURFRAD. El periodo de evaluación que hemos utilizado ha sido de cinco años, de 2011 a 2015.

Tras realizar la comparación, los resultados de la validación del albedo de Solargis frente a los datos medidos en tierra son (en términos de la incertidumbre estimada):

La base de datos Solargis obtuvo el sesgo más bajo en comparación con otras fuentes de datos (algunas de ellas utilizadas como entrada para la base de datos). Se puede realizar una validación adicional y un ajuste local de los valores proporcionados por la base de datos si se dispone de suficientes mediciones sobre el terreno en el lugar del proyecto.

¿Existen diferencias entre las medias mensuales del Albedo de Solargis (Prospect) y las medias calculadas a partir de las series temporales del Albedo de Solargis (Evaluate)?

Las medias de las series temporales de Albedo de Solargis(Evaluate) pueden no coincidir con las medias mensuales de Albedo de Solargis(Prospect). Las razones son las siguientes:

• En el producto de series temporales diarias, no se rellenan los huecos en los datos
• En el producto de promedios mensuales, las lagunas se rellenan antes de calcular los promedios para tener una mejor representación estadística; también hemos utilizado productos MODIS basados en satélites diferentes y la resolución final es menor.

Representación de las medias mensuales de Albedo de Solargis para una localización de muestra en la Plataforma Solar de Almería, España:

Representación de series temporales Solargis de Albedo para la misma localización de muestra en Plataforma Solar de Almería, España:

Si desea solicitar su muestra de datos de albedo de Solargis, o tiene alguna pregunta, póngase en contacto con nosotros