Pirheliómetro – Sensor de irradiancia

Un pirheliómetro es un sensor de irradiancia solar (radiómetro) que mide la radiación directa del sol (Irradiancia Normal Directa, IND). Los pirheliómetros se diferencian de los piranómetros, que miden la radiación difusa (Irradiancia Horizontal Global, IHG). La radiación dispersada por partículas atmosféricas (por ejemplo, nubes) o reflejada por objetos se considera radiación difusa. En ambos casos, las unidades del SI utilizadas son vatios por metro cuadrado (W/m²). Nuestro artículo sobre irradiancia solar ofrece más información.

Cómo miden los pirheliómetros el DNI

Dado que los pirheliómetros miden haces de luz directos, es fundamental que siempre apunten directamente al sol. Montados en instrumentos de seguimiento solar como el Kipp and Zonen SOLYS2, los pirheliómetros pueden registrar con precisión la posición del sol durante todo el año. Los seguidores solares se mueven y giran con precisión sobre dos ejes. Como resultado, el pirheliómetro puede registrar simultáneamente el movimiento de este a oeste y la posición vertical del sol. Los complejos cálculos del software del SOLYS permiten que este conozca la posición del sol en todo momento.

Para medir un haz de luz estrecho, el sensor del pirheliómetro debe restringir su campo de visión. Los pirheliómetros Kipp y Zonen SHP1 restringen el campo de visión a 5° gracias a la forma del tubo de colimación, las aperturas de precisión y el diseño del detector.

En cambio, un piranómetro tiene un campo de visión 180° para captar la irradiancia total cuando se encuentra en un plano horizontal. Esto se debe al diseño meticuloso de sus cúpulas de vidrio.

Para realizar observaciones y mediciones, los pirheliómetros utilizan un sensor de termopila (un conjunto de termopares que transforman la energía térmica en una pequeña corriente eléctrica). El revestimiento negro de las termopilas absorbe la radiación solar, lo que provoca una diferencia temperatura entre las uniones caliente y fría. Esto, 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. Como resultado, tras la corrección temperatura, el voltaje de salida proporciona datos sobre la irradiancia.

Aplicaciones del pirheliómetro

Los pirheliómetros han sido un instrumento fundamental para medir la irradiancia solar en las disciplinas de meteorología y climatología. Los datos sobre la irradiancia recibida en las distintas zonas de la Tierra son variables clave en los modelos climáticos y meteorológicos calculados con supercomputadoras. De hecho, los pirheliómetros están sujetos a las normas de la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y la ISO. Por ello, cada 5 años, en el Centro Mundial de Radiación de Davos, Suiza, diversas organizaciones comparan sus pirheliómetros para obtener datos. Durante este evento, los pirheliómetros miden colectivamente la radiación solar recibida (que es la misma para todos), lo que permite realizar dichas comparaciones y su recalibración.

parques solares

Sin embargo, una nueva aplicación para los pirheliómetros está creciendo rápidamente. Entre 2010 y junio 2020, Australia instaló 1,137 sistemas fotovoltaicos a gran escala. La energía solar a gran escala supera 100kW, por ejemplo, grandes instalaciones comerciales en tejados o parques solares. Solo en 2018 y 2019 se registró un total de 5,074,561 kW, lo que representa más del 82% de la energía solar instalada entre 2010 y junio 2020 Los parques solares ahora son tan grandes como varios campos de fútbol. Con tal cantidad de paneles, es posible escalar pequeñas mejoras. Por ello, instrumentos como los pirheliómetros y piranómetros se están volviendo cada vez más populares. Los datos que proporcionan permiten estimar la producción solar, que se puede comparar con las cifras reales. Las discrepancias pueden indicar paneles defectuosos o sucios.

sensores de irradiancia solar también se utilizan en la fase de planificación de parques solares. Los estudios proporcionan datos sobre la cantidad de luz solar que un emplazamiento puede esperar recibir anualmente. Las comparaciones entre diferentes emplazamientos pueden ayudar a identificar microclimas que resulten beneficiosos o perjudiciales para un parque solar.

Si está buscando un posible emplazamiento para una planta de energía solar y necesita sensores de irradiancia solar, no dude en ponerse en contacto con ESS Earth Sciences para obtener información y precios.