Optimización de los sistemas de seguimiento solar con sensores de inclinación de alta precisión
Los sensores de inclinación influyen de forma significativa en la producción de las plantas de energía solar (CSP) y, por ello, se usan habitualmente para el seguimiento solar. Aunque la importancia del seguimiento solar y el aumento de producción que proporciona están demostrados, hay mucha confusión sobre cómo funciona este sistema y qué ganancias cabe esperar. A menudo recibimos muchas consultas y preguntas sobre la eficacia de los sensores de inclinación para el seguimiento solar y su ventaja. Este artículo intenta explicar precisamente eso.
Importancia del seguimiento solar
En el caso de las plantas solares, la potencia de salida depende de la orientación de los paneles respecto al sol. A medida que la desalineación aumenta más allá de cierto punto, la producción empieza a caer bruscamente. Para ser precisos, la producción de los paneles decae con el coseno del ángulo entre la radiación incidente y el panel.
Es un error común pensar que la mayor parte de la energía solar solo está disponible al mediodía. De hecho, varios estudios han demostrado que la potencia disponible a primera hora de la mañana y al atardecer es aproximadamente la mitad de la disponible a mediodía. En realidad, el ángulo de inclinación al que cabe esperar la máxima potencia también depende del lugar (latitud) y de la estación. La ausencia de seguimiento solar significa que la mayor parte de esta energía se pierde por la desalineación entre los rayos del sol y los colectores.
En países como la India, durante la mayor parte del año la energía solar está disponible en abundancia. Pero en otras partes del mundo, por la escasa disponibilidad de energía solar, no tener un sistema de seguimiento solar da lugar a una baja producción y, por tanto, a largos periodos de amortización. Incluso en regiones como la India, el uso del seguimiento solar puede mejorar de forma significativa la producción, con una rápida recuperación de las inversiones realizadas.
El seguimiento solar puede mejorar la producción de las plantas solares entre un 10 y un 25%, según la ubicación y las condiciones meteorológicas. Si hay limitaciones de espacio, se puede lograr más producción con sistemas de seguimiento solar.
Tipos de seguimiento solar
El seguimiento solar puede hacerse de dos maneras: de un eje (solo elevación) y de dos ejes (elevación y acimut).
Seguimiento solar de un eje
En el seguimiento solar de un eje, con la ayuda de sensores de inclinación, los colectores solares se mueven solo para igualar la elevación del sol. Esto significa que si el sol se mueve horizontalmente por el cielo, los paneles no se moverán para encararlo.
Los sensores de inclinación utilizados para el seguimiento de un eje suelen ser sensores de inclinación de un eje. La producción lograda con el seguimiento solar de un eje es claramente mayor que sin ningún sistema de seguimiento, pero algo menor que con el sistema de seguimiento de dos ejes.
En el seguimiento solar de dos ejes se controlan tanto el ángulo de elevación como el ángulo acimutal (horizontal), de modo que el colector siempre encara el sol con precisión. Los sensores de inclinación utilizados para el seguimiento solar de dos ejes pueden detectar la inclinación en dos dimensiones. Aunque los sistemas de seguimiento solar de dos ejes son más caros que los de un eje, el aumento de producción que se logra justifica el gasto adicional.
El papel de los sensores de inclinación en el seguimiento solar
Aunque pueden utilizarse distintas técnicas para el seguimiento solar, los sensores de inclinación son probablemente la tecnología más utilizada para ello.
Otra tecnología que se utiliza para el seguimiento solar son los codificadores ópticos. Los codificadores ópticos tienen un disco con ranuras de distintos tamaños y formas a diferentes ángulos. El pulso de luz que atraviesa la ranura se monitoriza para averiguar el ángulo de orientación. A medida que el motor mueve el eje, el disco también gira y, como resultado, el pulso de luz varía. Esta variación se utiliza para averiguar el ángulo de giro. En el caso del seguimiento de dos ejes se usan dos motores independientes y se instalan dos codificadores ópticos para calcular la elevación y el ángulo acimutal.
¿Qué hace que los sensores de inclinación sean la opción preferida para esta aplicación frente a otras tecnologías, como los codificadores ópticos?
Estas son algunas de las características de los sensores de inclinación que los hacen ideales para esta aplicación.
Los sensores de inclinación son compactos, fáciles de instalar y usar, y asequibles. Su coste es significativamente menor que los beneficios económicos que se obtienen con ellos, lo que justifica su uso en esta aplicación. En cambio, los codificadores ópticos son difíciles de instalar, y las desalineaciones durante la instalación pueden producir un error permanente en la salida si no se corrigen.
Los sensores de inclinación proporcionan una salida digital que puede alimentarse directamente a los controladores para controlar la orientación de los colectores. La salida se mantiene precisa a lo largo del tiempo. En el caso de los codificadores ópticos, al ser sensores de ángulo relativo, el funcionamiento a lo largo del tiempo puede introducir un pequeño error en la salida, que puede aumentar gradualmente.
Los sensores de inclinación son robustos y, por tanto, resisten el calor, la lluvia y otras condiciones meteorológicas extremas. En comparación con los sensores de inclinación, los codificadores ópticos tienen componentes móviles y, por tanto, están sujetos a desgaste. El polvo y la suciedad también afectan a su rendimiento.