Un nuevo norte solar para las zonas costeras de Chile

Eduardo Soto Sepúlveda
CEO | Phineal

16 DE MARZO, 2017
El efecto de la vaguada costera sobre la radiación solar en zonas costeras en alturas menores a 1000 m.s.n.m puede afectar a los sistemas fotovoltaicos y solar térmicos, además del diseño bioclimático de viviendas y edificios debido a que estos se orientan comúnmente hacia el norte. Este estudio realizado durante el año 2016 en Valparaíso, considera mediciones minuto a minuto donde se analiza este fenómeno permitiendo determinar la diferencia de hasta un 18% entre la mañana y la tarde.
Estación de medición phiNet®11 instalada en el techo de uno de los edificios en Valparaíso
Phineal, en agosto de 2015 comenzó a participar en un proyecto financiado por el Gobierno Regional de Valparaíso a través del Fondo de Innovación para la Competitividad (FIC Valparaíso) por medio de la Universidad Técnica Federico Santa María. En enero de 2016 fueron instaladas 10 estaciones phiNet® en diversos puntos de la ciudad de Valparaíso, con el fin de medir minuto a minuto la radiación solar en plano horizontal [W/m2], la temperatura ambiente [ºC], la dirección [º] y velocidad del viento [m/s] a baja altura con la finalidad de otorgar a las pequeñas y medianas empresas, instituciones públicas y privadas y ciudadanía en general, herramientas para realizar un correcto dimensionamiento de sistemas solares y desarrollo de mapas de vientos de modo de que esta información estuviera a disposición como bien público.

Este proyecto permitió medir en 10 lugares diferentes todas las variables necesarias para analizar un fenómeno recurrente en las zonas costeras de Chile, caracterizado principalmente por la vaguada costera o nubosidad de baja altura, además de la variación del viento y la temperatura durante el día. Todas las estaciones de medición cuentan con un sistema de actualización de la fecha y hora lo que permite medir de manera sincronizada y simultánea.

El efecto de disminución de la radiación solar se aprecia principalmente en la mañana, debido a la alta nubosidad imperante en Valparaíso y que paulatinamente disminuye hasta el medio día solar. A continuación se presentan tres gráficos que resumen la Radiación Solar en Plano Horizontal (GHI) sintetizada hora a hora en los días del año 2016.
Información procesada por la plataforma de medición a través de los datos obtenidos de las estaciones phiNet®
Phineal©2016
Localización de las estaciones de medición phiNet® en Valparaíso, Chile
Phineal©2016
Las estaciones de medición permiten obtener información con un periodo de actualización hora a hora, en donde los datos medidos son procesados en la plataforma phiNet®. Todos los días se genera automáticamente un resumen horario el cual sintetiza la información medida durante el día anterior.
Los datos nos permitieron comparar la radiación solar en la mañana y en la tarde obteniendo los siguientes resultados a partir de la suma de la radiación solar por hora. Para este análisis se consideró como medio día solar las 13:30 PM.
tabla horario 026
Hora Total GHI [kWh/m2] GHI [%] diferencia [%]
Mañana 08:00 - 13:30 563 42.6
Tarde 13:30 - 20:00 758 57.4 14.8
08:00 - 20:00 1321 100
La estación de medición PHIs026 tuvo una variación de radiación solar de un 14,8% entre la mañana y la tarde, siendo menor la GHI durante la mañana.
tabla horario 027
Hora Total GHI [kWh/m2] GHI [%] diferencia [%]
Mañana 08:00 - 13:30 586 40.8
Tarde 13:30 - 20:00 851 59.2 18.4
08:00 - 20:00 1437 100
La estación de medición PHIs027 tuvo una variación de radiación solar de un 18,4% entre la mañana y la tarde, siendo menor la GHI durante la mañana.
tabla horario 027
Hora Total GHI [kWh/m2] GHI [%] diferencia [%]
Mañana 08:00 - 13:30 670 41.2
Tarde 13:30 - 20:00 955 58.8 17.6
08:00 - 20:00 1625 100
La estación de medición PHIs028 tuvo una variación de radiación solar de un 17,6% entre la mañana y la tarde, siendo menor la GHI durante la mañana.
“La variación de la radiación solar en plano horizontal medida durante el año 2016 tuvo una variación entre 14,8% y 18,4% entre la mañana y la tarde.”
Se observa que una de las principales causas sobre la variación de la radiación solar es la vaguada costera que se produce durante la mañana. Si bien esta condición puede variar a lo largo del año, es una característica predominante durante varios meses del año.

Es necesario medir durante más tiempo para poder comprender de mejor manera este fenómeno de la nubosidad y analizar el efecto en el diseño de sistemas solares que van desde los sistemas de generación de energía eléctrica y calor, hasta el diseño de edificios para mejorar los beneficios que ofrece tener una mayor o menor energía solar.

Este fenómeno de alta nubosidad matutina es conocido en la mayoría de las ciudades y pueblos costeros de Chile, por lo que es necesario estudiar la variabilidad para optimizar los sistemas que dependen del diseño solar. Esto permitirá mejorar el uso de los sistemas de captación de la energía solar para una orientación óptima, lo que influirá directamente en el aumento de la producción y mejor aprovechamiento de los equipos e infraestructura.

Valparaíso, Chile
Phineal es una empresa fundada en el año 2013 y se encuentra conformada por un equipo virtuoso que se enfoca en proyectos de ingeniería eléctrica y energía solar. La empresa cuenta con productos y servicios para la industria solar que contribuirán al desarrollo sustentable de América y el mundo.

phiNet® es la plataforma de información que permite gestionar los datos obtenidos de las estaciones de medición y de otros dispositivos para procesarlos, almacenarlos y generar reportes que serán utilizados en la toma inteligente de decisiones de actividades y procesos, con especial énfasis en energías renovables y cuidado del medio ambiente.

Equipo técnico y administrativo de este proyecto: Anais Scapini, Marcelo Ávalos, Hernán Osorio, Joaquím Quiroga, Patricio Galaz, Manuel Gajardo y Eduardo Soto.

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