Piranómetros – Sensores de Irradiancia Solar

Un piranómetro es un sensor de irradiancia solar que mide la densidad de flujo de radiación solar (W/m²) en una superficie plana. Ampliamente utilizados en el sector energía solar, los piranómetros proporcionan datos de alta calidad para estudios de viabilidad y monitorización del rendimiento fotovoltaico de proyectos solares ya establecidos. Los piranómetros modernos utilizan un sensor de termopila (conjunto de termopares que transforman la energía térmica en una pequeña corriente eléctrica). Sin embargo, algunos piranómetros también utilizan sensores de semiconductores de silicio. sensores de termopila absorben un espectro mayor de radiación solar y tienen una respuesta cosenoidal casi perfecta. Por ello, se consideran superiores. Los piranómetros Kipp y Zonen CMP y SMP utilizan sensores de termopila.

¿Cómo funciona un piranómetro?

El revestimiento negro de las termopilas absorbe toda la radiación solar. Esta radiación absorbida provoca una diferencia temperatura entre las uniones caliente y fría de la termopila, lo que a su vez genera un voltaje muy pequeño, proporcional a la radiación solar absorbida. Por lo tanto, una mayor diferencia temperatura produce un voltaje de salida mayor. Sin embargo, en un día soleado, la salida puede alcanzar tan solo 10mV.

Una característica destacada de los piranómetros de termopila es la cúpula de vidrio. Esta permite que la radiación solar llegue al sensor en un ángulo de 180°. La cúpula actúa como un escudo contra la radiación y la convección, manteniendo así la diferencia temperatura entre las uniones "caliente" y "fría" de la termopila.

Dónde utilizar un piranómetro

La precisión del piranómetro se clasifica según tres estándares: Clase A, B y C. Anteriormente se denominaban: estándar secundario, primera clase y segunda clase.

Los piranómetros de clase A (estándar secundario) cumplen con los estándares más altos y producen los datos más precisos. Por consiguiente, son utilizados por grandes parques solares y estaciones meteorológicas clima.

Los piranómetros de clase C son ligeramente menos estables y, como resultado, producen datos ligeramente menos precisos. Por consiguiente, son ideales para observaciones no críticas y automatización de edificios, donde la precisión de los datos no es vital.

Los piranómetros captan 180° de radiación solar, lo que permite orientarlos en las plantas solares en el mismo plano que los paneles fotovoltaicos. Los piranómetros colocados horizontalmente miden la irradiancia horizontal global (GHI). La GHI es una métrica útil para la planificación de la ubicación de las plantas solares.

Los paneles bifaciales (paneles fotovoltaicos con dos caras para captar la radiación directa y la radiación reflejada por el suelo) utilizan un piranómetro montado "espalda con espalda", que forma un albedómetro. Este define la relación entre la irradiancia reflejada y la irradiancia recibida por una superficie.

Para adaptarse a los diversos usos, Kipp y Zonen fabrican dos gamas de piranómetros: el CMP y el SMP.

Para zonas remotas sin fuente de alimentación, los piranómetros CMP son ideales, ya que utilizan la energía eléctrica generada en la termopila para proporcionar una salida analógica muy pequeña (V o mA) que puede ser leída por registradores de datos con una precisión superior a 10 microvoltios.

Para instalaciones que requieren sensores compatibles con un sistema SCADA, la gama SMP es la más adecuada. Gracias a sus salidas analógicas y Modbus RS 485, los piranómetros SMP se integran fácilmente.

Si desea recibir asesoramiento sobre qué piranómetro se adapta mejor a su aplicación específica, póngase en contacto con nosotros para obtener más información.

Para que se hagan una idea de cómo varían la clase y la precisión de los sensores, hemos incluido la tabla de especificaciones de la gama de piranómetros Kipp y Zonen SMP y CMP.

PIRANÓMETRO SERIE SMP

ESPECIFICACIONES — SMP3 — SMP6 — SMP10/SMP11 — SMP21 — SMP22

Clasificación según ISO 9060:1990 — Clase C — Clase B — Clase A — Clase A — Clase A

Salida analógica • Versión V — 0 a 1V — 0 a 1V — 0 a 1V — 0 a 1V — 0 a 1V

Rango de salida analógica — - 200 a 2000W /m² — - 200 a 2000W /m² — - 200 a 2000W /m² — - 200 a 2000W /m² — - 200 a 2000W /m²

Salida analógica • Versión A — 4 a 20mA — 4 a 20mA — 4 a 20mA — 4 a 20mA — 4 a 20mA

Rango de salida analógica* — 0 a 1600W /m² — 0 a 1600W /m² — 0 a 1600W /m² — 0 a 1600W /m² — 0 a 1600W /m²

Salida serie — RS-485 Modbus ® — RS-485 Modbus ® — RS-485 Modbus ® — RS-485 Modbus ® — RS-485 Modbus ®

Rango de salida en serie — - 400 a 2000W /m² — - 400 a 2000W /m² — - 400 a 4000W /m² — - 400 a 4000W /m² — - 400 a 4000W /m²

Tiempo de respuesta (63 %) — < 1.5 s — < 1.5 s — < 0.7 s — < 0.7 s — < 0.7 s

Tiempo de respuesta (95 %) — < 12 s — < 12 s — < 2 s — < 2 s — < 2 s

Rango espectral (puntos 20 %) — 285 a 3000nm — 270 a 3000nm — 270 a 3000nm — 270 a 3000nm — 210 a 3600nm

(50 % puntos) — 300 a 2800nm — 285 a 2800nm — 285 a 2800nm — 285 a 2800nm — 250 a 3500nm

Desplazamientos cero (sin ventilación)

(a) radiación térmica (a 200 W /m²) — < 15W /m² — < 10W /m² — < 7 W /m² — < 7 W /m² — < 3 W /m²

(b) cambio de temperatura (5 K/h) — < 5W /m² — < 4W /m² — < 2 W /m² — < 2 W /m² — < 1 W /mm²

No estabilidad (cambio/año) — < 1% — < 1% — < 0.5% — < 0.5% — < 0.5%

No linealidad (100 a 1000 W /m²) — < 1.5% — < 1% — < 0.2% — < 0.2% — < 0.2%

Respuesta direccional (hasta 80 ° con haz 1000 W /m) — < 20W /m² — < 15W W/m² — < 10 W /m² — < 10W /m² — < 5 W /m²

Respuesta a la temperatura — < 2% (- 20 °C a + 50 °C) — < 1.5% (- 20 °C a + 50 °C) — < 1% (- 20°C a + 50 °C) — < 0.3% (- 20°C a + 50 °C) — < 0.3% (- 20°C a + 50 °C)

< 4% (- 40 °C a + 70 °C) — < 3% (- 40 °C a + 70 °C) — < 2% (- 40 °C a + 70 °C) — < 0.3% (- 40 °C a + 70 °C) — < 0.3% (- 40 °C a + 70 °C)

Selectividad espectral (350 a 1500 nm) — < 1% — < 1% — < 1% — < 1% — < 2%

Respuesta de inclinación (0 ° a 90 ° a 1000 W /m²) — < 1% — < 1% — < 0.2% — < 0.2% — < 0.2%

Campo de visión — 180 ° — 180 ° — 180 ° — 180 ° — 180 °

Precisión del nivel de burbuja — < 0.2 ° — < 0.1° — < 0.1 ° — < 0.1 ° — < 0.1 °

Consumo de energía (a 12 V CC) — Versión V: 55mW — Versión V: 55mW — Versión V: 55mW — Versión V: 55 55mW — Versión V: 55mW

Versión A: 100mW — Versión A: 100mW — Versión A: 100mW — Versión A: 100mW — Versión A: 100mW

Software, Windows ™ — Software Smart Sensor Explorer, para configuración, prueba y registro de datos. — Software Smart Sensor Explorer, para configuración, prueba y registro de datos. — Software Smart Sensor Explorer, para configuración, prueba y registro de datos. — Software Smart Sensor Explorer, para configuración, prueba y registro de datos. — Software Smart Sensor Explorer, para configuración, prueba y registro de datos.

Tensión de alimentación: 5 a 30VDC; 5 a 30VDC; 5 a 30VDC; 5 a 30VDC; 5 a 30VDC

Tipo de detector — Termopila — Termopila — Termopila — Termopila — Termopila

Rango de temperatura de funcionamiento y almacenamiento: 40 °C a +80 80 °C; 40 °C a 80°C; 40 °C a +80 80 °C; 40 °C a +80 80 °C; 40 °C a 80 °C

Rango de humedad: 0 a 100% — 0 a 100% — 0 a 100% — 0 a 100% — 0 a 100%

MTBF (Tiempo medio entre fallos) — > 10 años — > 10 años — > 10 años — > 10 años — > 10 años

Clasificación de protección IP (Ingreso a la Entrada) — 67 — 67 — 67 — 67 — 67

Incertidumbre del piranómetro in situ — Calcular con la aplicación Suncertainty — Calcular con la aplicación Suncertainty — Calcular con la aplicación Suncertainty — Calcular con la aplicación Suncertainty — Calcular con la aplicación Suncertainty

Aplicaciones recomendadas: — Solución económica para el monitoreo de eficiencia y mantenimiento de instalaciones de energía fotovoltaica, mediciones rutinarias en estaciones clima, agricultura, horticultura e hidrología. — Mediciones de alta calidad para monitoreo solar, redes hidrológicas y control climático de invernaderos. — Alto rendimiento para pruebas de paneles fotovoltaicos y colectores térmicos, investigación energía solar, prospección solar, pruebas de materiales, meteorología avanzada y redes climáticas. — Redes meteorológicas, mediciones de referencia en monitoreo fotovoltaico, climas extremos, polares o áridos. — Investigación científica que requiere el máximo nivel de precisión y confiabilidad en todas las condiciones.

PIRANÓMETRO SERIE CMP

ESPECIFICACIÓN — CMP3 — CMP6 — CMP10/CMP11 — CMP21 — CMP22

Clasificación según ISO 9060:1990 — Clase C — Clase B — Clase A — Clase A — Clase A

Sensibilidad — 5 a 20µV /W/m² — 5 a 20µV /W/m² — 7 a 14µV /W/m² — 7 a 14µV /W/m² — 7 a 14µV /W/m²

Impedancia — 20 a 200Ω — 20 a 200Ω — 10 a 100Ω — 10 a 100Ω — 10 a 100Ω

Rango de salida esperado (0 a 1500 W /m²) — 0 a 30mV — 0 a 30mV — 0 a 20mV — 0 a 20mV — 0 a 20mV

Irradiancia operativa máxima — 2000 W /m² — 2000 W /m² — 4000 W /m² — 4000 W /m² — 4000 W /m²

Tiempo de respuesta (63 %) — < 6 s — < 6 s — < 1.7 s — < 1.7 s — < 1.7 s

Tiempo de respuesta (95 %) — < 18 s — < 18 s — < 5 s — < 5 s — < 5 s

Rango espectral (puntos 20 %) — 285 a 3000nm — 270 a 3000nm — 270 a 3000nm — 270 a 3000nm — 210 a 3600nm

(50 % puntos) — 300 a 2800nm — 285 a 2800nm — 285 a 2800nm — 285 a 2800nm — 250 a 3500nm

Desplazamientos cero (sin ventilación)

(a) radiación térmica (a 200 W /m²) — < 15 W /m² — < 10W /m² — < 7W /m² — < 7W /m² — < 3W /m²

(b) cambio de temperatura (5 K/h) — < 5 W /m² — < 4 W /m² — < 2W /m² — < 2W /m² — < 1W /m²

No estabilidad (cambio/año) — < 1% — < 1% — < 0.5% — < 0.5% — < 0.5%

No linealidad (100 a 1000 W /m²) — < 1.5% — < 1% — < 0.2% — < 0.2% — < 0.2%

Respuesta direccional (hasta 80 ° con haz 1000 W /m) — < 20 W /m² — < 20 W /m² — < 10 W /m² — < 10 W /m² — < 5W /m²

Selectividad espectral (350 a 1500 nm) — < 3% — < 3% — < 3% — < 3% — < 3%

Respuesta de inclinación (0 ° a 90 ° a 1000 W /m²) — < 1% — < 1% — < 0.2% — < 0.2% — < 0.2%

Respuesta a la temperatura — < 5% (- 10 °C a + 40 °C) — < 4% (- 10 °C a + 40 °C) — < 1% (- 10 °C a + 40 °C) — < 1% (- 20 °C a + 50 °C) — < 0.5% (- 20 °C a + 50 °C)

Campo de visión — 180 ° — 180 ° — 180 ° — 180 ° — 180 °

Precisión del nivel de burbuja — < 0.2 ° — < 0.1 ° — < 0.1 ° — < 0.1 ° — < 0.1 °

Salida del sensor de temperatura — NA — NA — NA — Termistor 10 k (opcional Pt- 100) — Termistor 10 k (opcional Pt- 100)

Tipo de detector — Termopila — Termopila — Termopila — Termopila — Termopila

Rango de temperatura de funcionamiento y almacenamiento: 40 °C a +80 80 °C; 40 °C a 80 °C; 40 °C a +80 80 °C; 40 °C a +80 80 °C; 40 °C a 80 °C

Rango de humedad: 0 a 100% — 0 a 100% — 0 a 100% — 0 a 100% — 0 a 100%

MTBF (Tiempo medio entre fallos) — > 10 años — > 10 años — > 10 años — > 10 años — > 10 años

Clasificación de protección IP (Ingreso a la Entrada) — 67 — 67 — 67 — 67 — 67

Incertidumbre del piranómetro in situ — Calcular con la aplicación Suncertainty — Calcular con la aplicación Suncertainty — Calcular con la aplicación Suncertainty — Calcular con la aplicación Suncertainty — Calcular con la aplicación Suncertainty

Aplicaciones recomendadas: — Solución económica para mediciones rutinarias en estaciones clima y ensayos de campo. — Mediciones de alta calidad para redes hidrológicas y control climático de invernaderos. — Redes meteorológicas, ensayos de paneles fotovoltaicos y colectores térmicos, ensayos de materiales. — Redes meteorológicas, mediciones de referencia en climas extremos, polares o áridos. — Investigación científica que requiere el máximo nivel de precisión y fiabilidad en las mediciones.