Investigadores de la East West University de Bangladesh han desarrollado un novedoso método para analizar sistemas fotovoltaicos bifaciales en terrenos inclinados. La novedosa técnica consiste en una formulación precursora que luego se inserta en los modelos de simulación fotovoltaica existentes que no tienen en cuenta los parques solares accidentados.
«El método propuesto consiste en recalcular la trayectoria del sol y la irradiancia (directa y difusa) a la de ‘vista desde una superficie inclinada’ e introducir estos valores en un modelo fotovoltaico convencional. Las entradas actualizadas garantizan que los resultados globales sean los de un campo fotovoltaico en una superficie inclinada», explican los investigadores. «Por tanto, podemos diseñar y analizar parques fotovoltaicos para cualquier pendiente y orientación sin reformular ninguna otra parte de los modelos fotovoltaicos existentes».
La técnica consta de tres partes: el modelado de la trayectoria del Sol en una determinada colina; la corrección de los valores de la luz solar; y la integración en los modelos existentes. En el primer paso, se gira la coordenada global junto con la orientación y el ángulo de la pendiente. Este proceso produce un recorrido solar modificado desde el punto de vista de la superficie inclinada.
En el segundo paso, la irradiancia horizontal difusa (DHI, por sus iniciales en inglés) se reduce en función del factor de visión de la pendiente hacia el cielo, mientras que la irradiancia normal directa (DNI) se mantiene tal cual. El nuevo valor de DHI tiene en cuenta la exposición limitada al cielo de la superficie montañosa. En el último paso, los ángulos de incidencia y sol corregidos se introducen en los modelos fotovoltaicos disponibles, que los tratan como terreno llano.
El equipo ha validado su modelo de varias formas. Una autovalidación detectó un error de hasta el 2% en la mayoría de los casos, y la comparación con el software PVsyst, que puede tener en cuenta los árboles inclinados, ha arrojado resultados similares. Por último, el equipo también construyó un montaje experimental a pequeña escala que incluía un conjunto monofacial de paneles colocado en una colina orientada al este con una pendiente del 20º. Los paneles se colocaron planos contra la pendiente, a una altura de 51,5 cm y una anchura de 28,5 cm.
«Este experimento se llevó a cabo en la azotea de la East West University de Dhaka (23,8ºN, 90,4ºE) durante 10 días de febrero a marzo de 2022. La producción se midió cada 2 minutos desde las 6.30 hasta las 18.00 horas y se integró a lo largo del día para obtener la producción energética diaria«, explica el equipo. »Hemos utilizado la irradiancia horizontal global (GHI) medida como entrada del modelo combinado para simular la producción de la misma configuración y ubicación. La comparación entre la producción energética de nuestro modelo combinado y la del experimento mostró un error diario inferior al 3%».
Por último, el equipo demostró su modelo, utilizando su formulación precursora con el software de simulación PV-MAPS. Probaron un ángulo de inclinación de 20º, en una colina orientada al norte, sur, este u oeste. El panel, monofacial o bifacial, se montó en paralelo a la pendiente. En la simulación bifacial, supusieron una bifacialidad de 1 (unidad) y un albedo de 0,2. Todos los paneles tenían una eficiencia del 16,8%, con una altura de panel y de fijación de un metro.
El análisis demostró que el sistema fotovoltaico bifacial produce más, como era de esperar, y que la energía anual de los sistemas fotovoltaicos bifaciales en varias colinas oscila entre 211,33 y 290,45 kWh/m2/año, mientras que la del sistema fotovoltaico monofacial oscila entre 187,18 y 259,72 kWh/m2/año.
«En general, el modelo desarrollado simplifica la implementación de modelos numéricos para conjuntos de paneles bifaciales en terrenos inclinados. Los modelos de granjas mono/bifaciales, granjas de seguimiento mono/bifacial (unión simple y tándem) y sistemas agrivoltaicos pueden aplicarse ahora a los sistemas correspondientes en superficies inclinadas para realizar predicciones y análisis», concluye el equipo.
El novedoso planteamiento se presentó en «Modeling any bifacial solar panel array configuration on sloped terrain: Generalization using a precursor formulation» (Modelado de cualquier configuración de un conjunto de paneles solares bifaciales en terreno inclinado: generalización mediante una formulación precursora), publicado en Energy Conversion and Management: X.
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