Como cada mañana, el sol ilumina la Tierra, e igualmente, como cada día las nubes cruzan el cielo, ensombreciendo edificios y montañas, para bien o para mal. ¿Qué sucede cuando esas nubes pasan entre el sol y una gran instalación de energía solar? ¿Cuánta energía se pierde en el intento de convertir los fotones del sol en electrones para producir electricidad?
Hasta hace poco, estas preguntas no tenían respuesta. Durante el transcurso de un año y con el objetivo de recopilar datos en intervalos de un segundo, se han utilizado diecisiete estaciones de medición cerca del aeropuerto Internacional de Honolulu en Hawái en la isla de Oahu, para después poder utilizar estos datos y predecir qué rendimientos produciría la energía fotovoltaica (FV) a intervalos de un segundo en instalaciones de mediano y gran tamaño.
Este conjunto de datos es de gran interés para empresas eléctricas, promotores de sistemas FV a gran escala, meteorólogos, operadores de sistemas, laboratorios y universidades, ya que conllevan una mejor comprensión de las características de las sombras que forman las nubes cuando cruzan a través de una gran instalación FV, lo que les permitirá diseñar estrategias para mejorar la gestión de las fluctuaciones eléctricas, para que la red no se vea afectada negativamente.
Los datos recogidos "nos permiten crear una red de monitorización de energía solar que simula exactamente cómo impactarían las nubes sobre un gran sistema fotovoltaico", señaló David Renne, científico Senior de NREL. "Estos datos de sincronización del tiempo son únicos. Cada una de las 17 estaciones realiza una medición cada segundo, exactamente al mismo tiempo. Esto nos permite ‘ver’ cómo se mueven y cruzan las nubes sobre una instalación, y simular cómo se comportaría una instalación FV."
"Cada una de las 17 estaciones de medición calcula la energía solar en el espectro visible de la luz solar que llega a una superficie horizontal a nivel del suelo", explicó Renne. Los investigadores de NREL han diseñado el equipo que proporciona mediciones cada segundo de forma simultánea para cada una de las 17 estaciones a través de un sistema de posicionamiento global por satélite.
Cómo reducir el impacto
"Los datos deben recogerse cada segundo porque los sistemas FV responden muy rápidamente a las sombras. Las nubes pueden causar saltos o fluctuaciones bastante significativas en un período de tiempo muy corto", indicó Renne, y añadió que se puede utilizar este base de datos para simular sistemas de instalaciones FV de hasta 30 megavatios. Y, como recuerda el investigador, la energía solar es cada vez más importante en el mix energético, y los saltos que se produzcan pueden causar fluctuaciones en la red, que si no se atenúan pueden provocar sobrecargas, oscilacionesy dolores de cabeza para el operador de la red.
Una manera de gestionar estas fluctuaciones es almacenar la electricidad generada por el sol. Otra forma sería estabilizar la red a través de infraestructuras y paquetes de software.
"Si se dispone de una buena información estadística sobre los patrones de las nubes, se pueden diseñar sistemas y conectarlos entre si en ciertas orientaciones para minimizar el impacto del paso de las nubes y amortiguar estas oscilaciones", dijo Renne.
Los datos muestran que en grandes instalaciones solares las fluctuaciones son más suaves, en comparación con los bruscos despuntes y desplomes que pueden suceder cuando una nube pasa por encima de un solo panel o una pequeña instalación solar en un tejado.
El estudio de DOE, financiado por el NREL, apoya la Iniciativa Energía Limpia de Hawái (HCEI), un programa multifacético para incrementar sustancialmente el uso de energías renovables en el archipiélago. Este estudio incluye también a General Electric, Hawaiian Electric Company y al Instituto Nacional de Energía Hawaiano.
Los datos se pueden encontrar en la página web del Centro de Datos sobre Medición e Instrumentación de NREL (MDIC).
Más información:
http://www.nrel.gov/midc/
