Una estación meteorológica automática (AWS) mide el tiempo en un punto concreto, de forma continua, sin que nadie lea instrumentos a mano. En una planta solar, esas mediciones son la vara con la que se juzga la producción de la planta: si el sol era débil, es normal que la producción sea baja; si el sol era fuerte y la producción fue baja, algo falla. Este artículo recorre las partes de una estación como las que Aeron fabrica para plantas solares y eólicas, y qué hace cada una.
Qué tiene que hacer una estación
Toda estación meteorológica automática realiza cuatro tareas: detectar las condiciones, convertir las señales de los sensores en números en el momento adecuado, conservar esos números a salvo y enviarlos a un lugar donde las personas puedan usarlos. Para las plantas solares, la referencia internacional es la IEC 61724-1:2021, que establece qué debe medir un sistema de monitorización y clasifica los sistemas en Clase A, B y C según su precisión. La Clase A es la más exigente y es la que suelen pedir los financiadores y los ingenieros independientes en plantas a escala de red.
1. Los sensores
Los sensores se eligen según lo que la planta necesita saber. En una planta solar, el conjunto habitual es:
- Irradiancia: los piranómetros miden la luz solar que llega a una superficie horizontal (irradiancia global horizontal, GHI) y en el plano de los módulos (irradiancia en el plano del generador, POA, o irradiancia global inclinada, GTI). Las plantas con módulos bifaciales añaden sensores orientados al suelo para medir el albedo y la irradiancia en la cara posterior.
- Temperatura del módulo: un sensor adherido a la parte posterior de un módulo, como el Rigel 2 de Aeron con su elemento PT1000, porque la producción de un módulo disminuye a medida que se calienta.
- Temperatura del aire y humedad relativa: una sonda, normalmente dentro de un protector de radiación, como el sensor de temperatura del aire y humedad relativa de Aeron (incertidumbre de medición de ±0.2 °C y 1% HR, salida RS485 Modbus).
- Velocidad y dirección del viento: para la refrigeración de los módulos, para las decisiones de posición de seguridad de los seguidores y por seguridad.
- Precipitación: útil para entender la limpieza natural de los módulos.
- Suciedad: un sistema de medición de suciedad compara un módulo de referencia limpio con otro que se deja acumular polvo, para mostrar cuánta energía cuesta la suciedad. El sistema de medición del índice de suciedad de Aeron lo hace a partir de la corriente de cortocircuito de los dos módulos, con una resolución del 0.01% en el índice de suciedad.
Las plantas eólicas usan un conjunto distinto en una torre meteorológica: anemómetros y veletas a varias alturas, temperatura del aire, humedad y presión, medidos conforme a la IEC 61400-12-1.
2. El registrador de datos
El registrador de datos es el cerebro de la estación. Lee todos los sensores, convierte las señales analógicas en valores digitales, les asigna una marca de tiempo y los almacena. Su calidad importa tanto como la de los sensores: un piranómetro muy preciso leído mediante un convertidor ruidoso da datos ruidosos.
El registrador de datos Xtreme de Aeron, por ejemplo, utiliza un convertidor analógico-digital de 24 bits con más de 20 bits efectivos, muestrea a 1 Hz y puede registrar a intervalos de hasta un segundo. Lee sensores por SDI-12, RS232 y RS485 Modbus, y mantiene su reloj en hora con un receptor GPS integrado, de modo que cada lectura de cada estación de una planta lleva una marca de tiempo comparable. Esto es importante cuando las lecturas se comparan minuto a minuto con los datos de inversores y contadores.
3. Almacenamiento
Una estación no debe perder datos cuando se cae su conexión. Las estaciones de Aeron guardan las lecturas en 8 GB de memoria interna en formato CSV, con una ranura micro-SD para hasta 32 GB más, lo que basta para más de cinco años de registros. Cuando vuelve la conexión, el periodo que falta se puede reenviar.
4. Comunicación
La estación envía sus lecturas al sistema SCADA de la planta, a una plataforma en la nube o a ambos. Las vías habituales son Modbus sobre TCP/IP hacia el SCADA y Ethernet, Wi-Fi o 4G LTE hacia la nube. Cuando un equipo heredado solo tiene puerto serie, una pasarela como la FLINT WDG85 de Aeron puede transportar sus datos por 4G.
5. Alimentación y montaje
Las estaciones funcionan de forma continua a la intemperie, a menudo lejos de una toma de corriente cómoda, por lo que suelen alimentarse con un pequeño panel solar y una batería o con la alimentación auxiliar de la planta. El mástil, los brazos y el montaje de cada sensor también forman parte de la medición: un piranómetro que queda a la sombra una hora al día, o un sensor de temperatura del módulo que se ha soltado, da números erróneos sin ningún mensaje de error. Por eso la IEC 61724-1 fija reglas para la ubicación, la alineación y la limpieza, además de para los instrumentos.
6. Software
Por último, alguien tiene que mirar los datos. Una plataforma como Live3 muestra todas las estaciones en un mapa con su estado, calcula valores como el ratio de rendimiento a partir de cada lectura y emite una alerta cuando una lectura permanece fuera de rango o una estación deja de informar, de modo que un problema se detecta en horas y no a final de mes.
Cómo encaja todo
Una estación solo es tan buena como su parte más débil. Unos sensores precisos necesitan un registrador preciso, un registrador necesita un reloj y un almacenamiento fiables, y todo ello necesita una instalación correcta y una limpieza y calibración periódicas. Cuando todo eso está en su sitio, la estación da al propietario de una planta una respuesta fiable a la pregunta más importante: dado el tiempo que hizo, ¿produjo la planta lo que debía?
Aeron diseña y fabrica sistemas de monitorización meteorológica desde 2010. Para hablar de una estación para su planta, póngase en contacto con nuestro equipo o consulte WMS para plantas solares fotovoltaicas.
