Impacto de las condiciones climáticas en paneles fotovoltaicos con envejecimiento simulado - Tapia del Pino, Bernardo Nicolás (2023)
La energía solar es una fuente de energía alternativa, limpia, segura, rentable y amigable con el medio ambiente. La manera de aprovechar esta energía es por medio de paneles solares. Estos convierten directamente la energía solar en energía eléctrica. Los paneles fotovoltaicos de silicio cristalino son los más usados por sus características de conductividad eléctrica y su bajo costo económico. Sin embargo, las condiciones climáticas (factores meteorológicos y contaminación atmosférica) interfieren en la producción de potencia útil producida por los paneles. Los factores meteorológicos y de contaminación del aire han sido estudiados por separado, sin embargo, son escasos los estudios que los estudian en conjunto. En el presente trabajo se analizó la influencia horaria de variables meteorológicas como la temperatura superficial (K), la radiación (w/m2), la humedad específica (%), y la precipitación (mm/h); además, de los contaminantes atmosféricos, tales como: SO4 (kg/m3), so2 (kg/m3), y pm2.5 (kg/m3). Las variables meteorológicas y atmosféricas se obtuvieron de información satelital. Estas variables se relacionaron con la producción de potencia en función del voltaje (voltios) y corriente (amperios) proporcionados por paneles fotovoltaicos en Ecuador, al norte de la Capital, Quito. La importancia de este trabajo radica en la resolución temporal horaria de análisis. Además del uso la técnica de envejecimiento artificial acelerado para evaluar el rendimiento del panel en 0, 5, 10, 15 y 20 años. Se determinó un modelo lineal generalizado (GLM) para cada una de las etapas de estudio con las variables estadísticamente significativas. Determinando que, de manera general las variables climáticas más significativas que influyen en el rendimiento de los paneles fotovoltaicos son la radiación y la temperatura. Además, de acuerdo con cada etapa de envejecimiento existen variables que influyeron negativa o positivamente con la eficiencia del panel solar. La influencia de la contaminación atmosférica y variables meteorológicas sobre la potencia producida paneles fotovoltaicos fue modelizada utilizando un marco de Modelización Lineal General (GLM en inglés). Los datos de potencia siguieron una distribución binomial negativa, debido a su sobre-dispersión en el tiempo. El modelo obtenido alcanzó un índice de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE) en cada etapa, valores cercanos a 1 y coeficientes de correlación de Pearson cercanos a 1. Por tanto, el modelo propuesto es capaz de seguir la variabilidad horaria de potencia entregada por un panel fotovoltaico en función del deterioro y de las variables atmosféricas y meteorológicas.