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Modelización de las condiciones del emplazamiento#

En Solargis, proporcionamos información meteorológica amplia y precisa, con especial atención a quienes desarrollan o explotan centrales fotovoltaicas.

Lascondiciones solares y meteorológicas del emplazamiento influyen directamente en el rendimiento a lo largo de todo el ciclo de vida de un proyecto fotovoltaico, desde la selección del emplazamiento hasta el diseño, la financiación y el funcionamiento y mantenimiento de la central.

Los siguientes parámetros describen estas condiciones: irradiancia solar, temperatura del aire, viento, humedad, albedo del suelo y otros.

Para qué

  • Proporciona valores de irradiancia que llegan al suelo suponiendo la ausencia de nubes y de atenuación por aerosoles (debidos al polvo del desierto, humo de incendios forestales, volcanes, etc.).
  • Calcula el efecto de atenuación de las nubes sobre la irradiancia solar yproporciona un flujo continuo de datos de largos periodos con resolución subhoraria.
  • Permite disponer de valores de periodos muy recientes casi en tiempo real.

Cómo funciona

  • Utilizando un modelo preciso de la posición del sol, calcula la irradiancia extraterrestre y su variación a lo largo del tiempo, teniendoen cuenta factores clave como la altitud, la profundidad óptica atmosférica, el vapor de agua y las concentraciones de ozono.
  • Cuantifica la presencia de nubes a partir de datos adquiridos por satélites geoestacionarios en varios canales espectrales.
  • Combinando los pasos anteriores, se obtienen como resultado los valores de Irradiancia Horizontal Global (GHI).

Principales resultados

  • Irradiancia horizontal global, GHI
  • Irradiancia Horizontal Global para cielos despejados, GHIc
  • Resolución espacial: 250 m
  • Granularidad temporal: Subhoraria
  • Periodo: desde la fecha de lanzamiento del satélite (el satélite más antiguo disponible es de 1994)

Para qué

  • La irradiancia global se descompone en dos componentes principales: directa y difusa.
  • Necesario para obtener posteriormente la irradiancia global inclinada (GTI) y la potencia prevista (PVOUT).

Funcionamiento

  • Las relaciones entre los componentes se derivan de la transferencia radiativa o empíricamente de las observaciones.
  • Se basa en la conocida relación entre los índices de claridad Horizontal Global, Normal Directa y Difusa.

Principales resultados

  • Irradiancia Normal Directa, DNI
  • Irradiancia difusa horizontal, DIF

Para qué

  • Proporciona parámetros meteorológicos como la temperatura del aire, el viento, la humedad, etc.
  • Se utiliza para conocer las condiciones requeridas por los modelos de simulación fotovoltaica para calcular la eficiencia de conversión de la energía y la estimación de las pérdidas del sistema.

Funcionamiento

  • Ingestión de datos procedentes de modelos meteorológicos numéricos (NWP) recibidos por centros de datos meteorológicos, por ejemplo ECMWF.
  • Mejora de la resolución espacial original de las entradas de los NWP a una resolución mayor mediante desagregación espacial y uso de Modelos Digitales de Elevación (DEM).

Salidas principales

  • Temperatura, TEMP
  • Velocidad del viento, WS
  • Dirección del viento, WD
  • Ráfaga de viento, WG
  • Humedad relativa, RH
  • Precipitación, PREC
  • Equivalente en agua de nieve, SWE
  • Agua precipitable, PWAT
  • Resolución espacial: 1 km - 25 km
  • Granularidad temporal: horaria

Para qué

  • Proporciona valores del albedo del suelo para cualquier lugar.
  • Los valores de albedo son esenciales para calcular con precisión la irradiancia reflejada.

Cómo funciona

  • Como fuente de datos primaria se utilizan los datos del instrumento de satélite MODIS.
  • Se combinan con datos de los modelos NWP (Numeric Weather Prediction) para preparar un gap-free para todo tipo de superficies terrestres (incluida la nieve efímera).

Principales resultados

  • Albedo del suelo, ALB
  • Resolución espacial: 500 m
  • Granularidad temporal: Diario
  • Periodo: desde el año 2000

Para qué

  • Si se dispone de mediciones sobre el terreno en el emplazamiento del proyecto y cumplen los requisitos de longitud y calidad exigidos, el modelo de irradiancia puede adaptarse para lograr una mayor precisión.
  • También puede utilizarse la información de otros parámetros meteorológicos medidos para obtener un nuevo flujo de datos a largo plazo que sea más representativo del emplazamiento.

Cómo funciona

  • Adaptación de los valores GHI y DNI obtenidos por satélite. Este método corrige el sesgo (desviación sistemática) y ajusta las funciones de distribución acumulativa.
  • Adaptación de los parámetros de entrada y de los datos utilizados en el modelo de radiación solar. Los parámetros más complejos, como la Profundidad Óptica de los Aerosoles y/o el Índice de Nubes, se ajustan mediante este método.

Principales resultados

  • Nuevas series temporales plurianuales con menor incertidumbre.

Para qué

  • Recopila todos los parámetros que afectan al rendimiento fotovoltaico en un conjunto de datos para todo el periodo disponible.
  • Genera un conjunto de datos resumidos de 8760 valores horarios que representan un "año típico".
  • Proporciona otros conjuntos de datos resumidos según P90, o cualquier otro escenario PXX.

Cómo funciona

  • Genera TMY seleccionando meses representativos basándose en la alineación estadística y la similitud de las funciones de distribución acumulativa (CDF).
  • Los parámetros se ponderan en función de la aplicación.

Principales resultados

  • Conjunto de datos de series temporales.
  • Conjuntos de datos del Año Meteorológico Típico (TMY)
  • Resolución espacial: 250 m
  • Granularidad temporal: Subhorario, horario

Para qué

  • Capaz de estimar datos de irradiancia solar de mayor resolución con una granularidad de hasta 1 minuto.
  • Ayuda a comprender toda la variabilidad del recurso y a lograr un diseño óptimo de la planta fotovoltaica.

Cómo funciona

  • Recoge una base de datos de mediciones sobre el terreno de alta resolución de características similares al lugar de interés.
  • Aplicando métodos de procesos de Markov, se generan perfiles estocásticos de 1 minuto.

Principales resultados

  • Series temporales estocásticas de 1 minuto de irradiancia solar.

Para qué

  • Generar topografía específica del emplazamiento.

  • Proporciona información al simulador fotovoltaico para el cálculo de la irradiancia incidente y el rendimiento energético.

Cómo funciona

  • Procesamiento de los modelos digitales del terreno, se realiza una caracterización completa del terreno para el sitio
  • Cálculo de la pendiente y el acimut de la superficie. Los datos del horizonte se generan agregando puntos del terreno circundante en una serie de orientación de 360º alrededor del emplazamiento.

Salidas principales

  • Elevación (ELE)
  • Pendiente (SLO)
  • Acimut de superficie (AZI)
  • Horizonte (HOR)

Diseño y simulación de plantas fotovoltaicas#

No se trata sólo de conocer con precisión las condiciones del emplazamiento. También hay que entender cómo reaccionará la central fotovoltaica en condiciones específicas.

Esto significa comprender y desarrollar la investigación sobre cada paso de la conversión de energía, desde los fotones solares hasta la electricidad.

¿Cómo afectarán las condiciones exteriores a la temperatura de la célula y a la eficiencia de conversión? ¿Cómo afecta el sombreado a mi campo específico de módulos? ¿Cuánta suciedad puedo esperar? ¿Cuántas pérdidas hay en los lados de CC y CA?

Para qué sirve

  • Calcula la energía captada por los módulos solares de una planta fotovoltaica.
  • Es capaz de obtener la irradiancia incidente para sistemas fijos y de seguimiento de todo tipo, acimut y orientación.
  • Tiene capacidad para calcular ganancias de módulos bifaciales.

Funcionamiento

  • Utiliza un modelo de terreno de alta resolución para calcular el efecto de sombreado lejano.
  • El efecto de sombreado cercano puede aplicarse mediante el modelado 3D de objetos y edificios cercanos. También se calcula el sombreado propio de la planta fotovoltaica.
  • Para el cálculo de la irradiancia difusa inclinada, combina modelos de cielo isótropos y anisótropos.
  • Tiene en cuenta el albedo del suelo para obtener ganancias de irradiancia reflejada en la parte delantera y trasera de los módulos (modelo de trazado de rayos).
  • Aplica el efecto del sol y de la nieve en el cálculo de la energía incidente.

Principales resultados

  • Irradiancia global inclinada, GTI.

Para qué

  • Proporciona una estimación de la pérdida de suciedad esperada en la planta fotovoltaica debido a la deposición de polvo.

Cómo funciona

  • Recoge datos sobre las partículas que es probable que se depositen sobre los módulos fotovoltaicos.
  • Añade el efecto natural de las precipitaciones sobre los módulos.
  • Calcula la pérdida de suciedad esperada.

Principales resultados

  • Valores mensuales de pérdida de suciedad de la planta fotovoltaica.

Para qué

  • Estima la acumulación de nieve en los paneles fotovoltaicos
  • Ayuda a calcular con mayor precisión las pérdidas de producción de energía relacionadas

Cómo funciona

  • Recoge datos meteorológicos de modelos de reanálisis globales
  • Estima la cobertura de nieve de los paneles fotovoltaicos, teniendo en cuenta la acumulación, el derretimiento y el deslizamiento

Principales resultados

  • Factor de pérdida de nieve
  • Granularidad temporal: mensual

Para qué

  • Proporciona la energía generada por los módulos FV en cada instante de tiempo.
  • Puede realizar simulaciones para todo tipo de módulos FV, incluidos todos los fabricantes y tecnologías.
  • Puede proporcionar estimaciones de las pérdidas del sistema en los componentes del lado de CC.

Funcionamiento

  • Tiene en cuenta la dependencia no lineal tensión-corriente o curva I-V (modelo de diodo único).
  • Aplica el efecto de la temperatura de la célula en la eficiencia de conversión.
  • Considera la configuración de la cadena de la planta fotovoltaica para calcular la producción estimada y tiene en cuenta el desajuste debido a los diferentes puntos de funcionamiento MPP de los módulos conectados.
  • Calcula las pérdidas de calor previstas en las cajas combinadoras, las interconexiones y los cables del lado de CC.

Salidas principales

  • Salida FV, PVOUT (tras la conversión FV en CC)
  • Temperatura del módulo, TMOD.

Para qué

  • Calcula las pérdidas del inversor al transformar CC en CA.

Funcionamiento

  • Aplicación de cada tipo de función de eficiencia del inversor (dependencia de la eficiencia del inversor de la carga del inversor y de la tensión de entrada del inversor).
  • Uso de datos de entrada de alta granularidad para proporcionar resultados más precisos.

Salidas principales

  • Salida FV, PVOUT (tras la conversión de CC a CA).

Para qué

  • Calcula las pérdidas del sistema en los componentes del lado de CA.

Cómo funciona

  • Calcula las pérdidas de calor previstas en las cajas combinadoras, las interconexiones y los cables del lado de CA.
  • Tiene en cuenta las pérdidas adicionales debidas a los transformadores y a la disponibilidad de la red.

Salidas principales

  • Salida FV, PVOUT (después de pérdidas en el lado CA).

Analizar las métricas de la energía solar#

Para liberar el valor de los datos, tenemos que entender los retos a los que se enfrentan cada día los promotores, gestores de activos y operadores de plantas solares.

Esto significa realizar análisis geográficos y temporales para obtener información valiosa para las partes interesadas en las plantas fotovoltaicas en todas las fases del proyecto: análisis de rendimiento a largo plazo para desbloquear oportunidades de financiación, previsiones a corto plazo para operar en los mercados energéticos, evaluación del rendimiento para la planificación de O&M y muchos otros casos de uso.

Para qué

  • Caracteriza la variabilidad de la generación de energía y la meteorología del emplazamiento.
  • Ayuda a comprender las condiciones extremas de funcionamiento de la planta fotovoltaica.

Cómo funciona

  • Análisis estadístico de la variabilidad interanual, estacional, intradiaria y subhoraria.
  • Identificación de situaciones extremas.

Salidas principales

  • Valores máximos y mínimos.
  • Estadísticas clave de variabilidad.

Para qué

  • Permite calcular los rangos de desviación esperados del recurso solar.
  • Ayuda a elaborar planes financieros sólidos para proyectos fotovoltaicos.

Cómo funciona

  • Recoge una amplia validación mediante mediciones y modelos de referencia.
  • Análisis de los factores que contribuyen a las desviaciones, combinando análisis regionales y específicos de cada lugar.

Principales resultados

  • Incertidumbre estimada de las entradas de irradiancia solar
  • Incertidumbre estimada de la simulación fotovoltaica

Para qué

  • Estima la energía prevista durante la vida útil de la planta fotovoltaica.
  • Es capaz de proporcionar estimaciones para los escenarios más esperados y menos esperados.

Cómo funciona

  • Analiza series de datos disponibles a tiempo completo.
  • Basándose en una amplia validación de datos, tiene en cuenta las incertidumbres en toda la cadena de cálculo del rendimiento.

Salidas principales

  • Valores para P50, P90 o cualquier escenario.
  • Incertidumbre de los datos para lugares específicos.

Para qué

  • Identifica los registros de datos no válidos mediante procedimientos de control de calidad.
  • Detecta posibles problemas con los sensores.

Cómo funciona

  • Identificación y corrección de desfases horarios, desviaciones horarias y otros problemas relacionados con el tiempo basados en la comprobación de la simetría diurna, fundamental para todas las pruebas de calidad posteriores.
  • Detección de problemas en los datos de irradiancia solar y señalización de valores no válidos relacionados con la noche y el día, valores estáticos artificiales, incumplimiento de los límites físicos y coherencia de los componentes de la irradiancia.
  • Detección de problemas en los datos meteorológicos.
  • Detección de otros problemas específicos de los datos, como el sombreado de los instrumentos o el mal funcionamiento de los seguidores.

Principales resultados

  • Conjunto de datos filtrados con valores marcados.
  • Recomendaciones relacionadas para los instrumentos de medición.

Para qué

  • Valida las características técnicas de módulos e inversores mediante comprobaciones expertas.
  • Garantiza que los diseñadores fotovoltaicos trabajen con valores precisos y resultados de simulación exactos.

Cómo funciona

  • El proceso de verificación consiste en completar los parámetros requeridos, superar las validaciones críticas y verificar la autenticidad de las fichas técnicas, los certificados y los informes de laboratorio.
  • Todos los datos deben ser proporcionados por colaboradores verificados para garantizar la credibilidad.

Principales resultados

  • Clase de confianza de cada componente fotovoltaico analizado

Para qué

  • Permite informar periódicamente de la producción teórica alcanzable de las plantas fotovoltaicas existentes.
  • Identifica situaciones de bajo rendimiento en la planta fotovoltaica.

Funcionamiento

  • Cálculo y análisis de indicadores clave (tras filtrar los registros de datos medidos no válidos).
  • Caracterización de las diferencias entre los datos medidos y los modelizados.

Principales resultados

  • Comparación de los datos energéticos reales con los previstos.
  • Ratio de rendimiento (PR).
  • Valores reales frente a valores medios de irradiación solar.

Para qué

  • Proporciona estimaciones de energía para las próximas horas y días.
  • Se utiliza con fines de gestión energética a nivel de red.
  • Permite planificar mejor las actividades de O&M de las centrales solares.
  • Los diseñadores de sistemas energéticos utilizan las previsiones históricas para dimensionar y optimizar las baterías.

Cómo funciona

  • Recibe datos de varios modelos numéricos de predicción meteorológica (NPW) y selecciona el mejor flujo de datos basándose en comparaciones históricas.
  • modelos de vectores de movimiento de nubes basados en imágenes de satélite para predicciones en el horizonte de las próximas horas.

Principales resultados

  • predicciones energéticas a 14 días.
  • Actualizaciones subhorarias.
  • Previsiones históricas.

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