La estación meteorológica de un parque solar mide la irradiancia en el plano de los módulos y la global horizontal, la temperatura de los módulos y del ambiente, el viento y, según el diseño, la suciedad de los módulos. Con esos datos se evalúa el desempeño de la planta según IEC 61724-1, que en su edición de 2021 define clases de monitoreo A y B, y se cumplen las variables meteorológicas que la CREG 060 de 2019 pide reportar al CND. Los sensores se integran por un registrador de datos a la red y al SCADA de la planta.
Para qué sirve la estación meteorológica de un parque
Una planta solar no se puede evaluar solo por la energía que entrega. Un mes con menos producción puede deberse a menos sol o a una planta que rinde menos. La estación meteorológica responde esa pregunta: mide el recurso que realmente recibió la planta y las condiciones que afectan su conversión, como la temperatura de los módulos. Los datos públicos con que se diseñó la planta se explican en radiación solar en Colombia: atlas IDEAM y datos; la estación es la medición en sitio que los contrasta, dentro del diseño que reúne la guía de ingeniería y diseño de parques solares.
Sus datos tienen tres usos:
- Desempeño. El índice de desempeño compara la energía producida con la que permitía la irradiancia medida. Es la base de las garantías de desempeño de los contratos de construcción y de operación.
- Operación. El viento alimenta la posición de defensa de los seguidores solares, y la irradiancia permite estimar la potencia disponible para el control de planta.
- Regulación. La CREG 060 de 2019 pide reportar variables meteorológicas al CND.
Qué se mide
| Variable | Sensor | Para qué sirve |
|---|---|---|
| Irradiancia en el plano de los módulos (POA) | Piranómetro o dispositivo de referencia fotovoltaico, con la inclinación de los módulos o montado en un seguidor | Es la entrada del índice de desempeño |
| Irradiancia global horizontal (GHI) | Piranómetro horizontal | Comparación con bases de datos y modelos de recurso |
| Irradiancia posterior | Sensor orientado hacia el suelo | Plantas con módulos bifaciales |
| Albedo | Par de piranómetros, uno hacia arriba y otro hacia abajo | Ganancia de la cara posterior |
| Temperatura de módulo | Sensor adherido a la cara posterior | Corrección de la potencia por temperatura |
| Temperatura ambiente y humedad | Sensor con protección contra radiación | Modelos de temperatura y de producción |
| Velocidad y dirección del viento | Anemómetro y veleta | Enfriamiento de los módulos y defensa de seguidores |
| Suciedad (soiling) | Par de dispositivos, uno limpio y otro sin limpiar, u otro método de medición | Programar el lavado de módulos |
| Precipitación | Pluviómetro | Relacionar la suciedad con la lluvia |
IEC 61724-1: clases de monitoreo
IEC 61724-1:2021, Photovoltaic system performance – Part 1: Monitoring, es la norma de terminología, equipos y métodos para monitorear y analizar el desempeño de sistemas fotovoltaicos. Define clases de sistemas de monitoreo y orienta cómo elegir entre ellas:
- Clase A, de alta exactitud, para plantas grandes y evaluaciones de desempeño con efectos contractuales.
- Clase B, de exactitud media.
La segunda edición, de 2021, reemplazó a la de 2017, eliminó la antigua clase C, actualizó los requisitos de los sensores de irradiancia y los métodos de medición de suciedad, y agregó el monitoreo de sistemas bifaciales. Cada clase fija qué sensores se exigen, cuántos según la potencia de la planta, su exactitud y su mantenimiento. El contrato del proyecto debe decir qué clase se exige; para el detalle de cada requisito hay que consultar el texto de la norma.
Piranómetros e ISO 9060
ISO 9060:2018 clasifica los piranómetros en clases A, B y C, de mayor a menor desempeño. Reemplazaron a las denominaciones de la edición de 1990 (patrón secundario, primera clase y segunda clase), que confundían porque la «primera clase» era la segunda mejor. La norma agrega la categoría espectralmente plana, recomendada para instrumentos que no se instalan horizontales, como los que miden en el plano de los módulos o el albedo, porque reciben un espectro distinto al del cielo despejado. Para la clase A exige además ensayos individuales de respuesta a la temperatura y de respuesta direccional.
Qué clase de piranómetro corresponde a cada clase de monitoreo lo fija IEC 61724-1. Un sensor de mejor clase de nada sirve si está sucio, desnivelado o fuera de calibración: el mantenimiento pesa tanto como la compra.
Dónde se instala
- Representativa. La estación debe ver el mismo cielo que los módulos: sin sombras de filas, estaciones, postes o vegetación en ningún momento del año.
- En el plano correcto. El sensor POA va con la misma inclinación y orientación que las mesas. En plantas con seguidores, se monta sobre una fila para que gire con ella.
- Distribuida en plantas grandes. Una planta extensa necesita varias estaciones o sensores, porque la nubosidad no es uniforme sobre todo el campo.
- Accesible. Limpiar los domos y revisar nivelación es una tarea frecuente; la estación debe poder mantenerse sin entrar a zonas energizadas.
- Protegida contra rayos. Mástiles y cables quedan expuestos; la estación entra en el diseño de apantallamiento y de DPS.
Integración al SCADA y al CND
- 01SensoresPiranómetros, temperatura de módulo y ambiente, viento, suciedad
- 02Registrador de datosLectura analógica o por bus serie y estampa de tiempo
- 03Red de la plantaSwitch y enlace hasta la sala de control
- 04SCADA y PPCDesempeño, potencia disponible y alarmas
- 05Centro de controlVariables meteorológicas al CND según el protocolo del CNO
Los sensores se leen por un registrador de datos, por señales analógicas o por un bus serie como Modbus RTU. El registrador entrega los datos por la red de la planta al SCADA y al controlador de planta. Para el CND, la CREG 060 de 2019 pide a las plantas solares conectadas al STN y al STR la irradiancia en el plano del panel, la temperatura posterior del panel, la irradiancia global horizontal y la temperatura ambiente, con reporte diezminutal o más frecuente según el protocolo del CNO, que tiene sus propios procedimientos para la calidad y disponibilidad de estos datos. El detalle está en supervisión SCADA y PMU de plantas renovables.
La estampa de tiempo importa: comparar la irradiancia con la potencia de los inversores solo tiene sentido si ambos relojes coinciden. El registrador debe tomar la misma sincronización de tiempo que el resto de la planta.
Qué se revisa en la puesta en servicio
- Nivelación y orientación de cada sensor, y su inclinación en el plano de los módulos.
- Certificados de calibración vigentes y factores cargados en el registrador.
- Coherencia entre sensores: el POA y la GHI deben guardar la relación esperada en cielo despejado; dos sensores POA cercanos deben coincidir.
- Que cada variable llegue al SCADA y al CND con su nombre, unidad, escala y estampa de tiempo, mediante pruebas punto a punto.
- Alarmas de sensor fuera de rango o sin comunicación.
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Referencias
- IEC 61724-1:2021, Photovoltaic system performance – Part 1: Monitoring: https://webstore.iec.ch/en/publication/65561
- ISO 9060:2018, Solar energy – Specification and classification of instruments for measuring hemispherical solar and direct solar radiation.
- Hukseflux, How to prepare for the revised pyranometer standard ISO 9060:2018 (nota técnica del fabricante).
- CREG, Resolución 060 de 2019, anexo CC.6 del Código de Conexión, numeral 3.3.6 (variables meteorológicas).
Preguntas frecuentes
¿Qué variables meteorológicas debe reportar una planta solar al CND?
La CREG 060 de 2019, en el anexo de supervisión del Código de Conexión, pide a las plantas solares conectadas al STN y al STR la irradiancia en el plano del panel, la temperatura posterior del panel, la irradiancia global horizontal y la temperatura ambiente, con reporte diezminutal o más frecuente según el protocolo del CNO. El CND vigila además la calidad y disponibilidad de esos datos.
¿Qué diferencia hay entre las clases de monitoreo de IEC 61724-1?
IEC 61724-1:2021 define clases de sistemas de monitoreo según la exactitud que se necesita: la clase A, de alta exactitud, para plantas grandes y evaluaciones contractuales de desempeño, y la clase B, de exactitud media. La edición de 2021 eliminó la clase C que existía en la de 2017. Cada clase fija requisitos de sensores, de cantidad y de mantenimiento.
¿Qué es un piranómetro clase A según ISO 9060?
ISO 9060:2018 clasifica los piranómetros en clases A, B y C, que reemplazaron a las antiguas denominaciones patrón secundario, primera clase y segunda clase. La clase A es la de mejor desempeño. La norma agrega una categoría espectralmente plana para instrumentos instalados inclinados, como los que miden en el plano de los módulos o el albedo.