Cuantificación del albedo: la pieza clave en el rompecabezas de la ganancia bifacial

Share

A estas alturas, todos sabemos que los modulos bifaciales producen más que los módulos monofaciales, el reto consiste en cuantificar esta producción adicional para poder realizar correctamente un modelo financiero. Disponer de una buena base de datos de temperatura e irradiación en base a un año meteorológico tipo es clave, pero esto es algo con lo que se lidia independientemente de la tecnologia que se decida implantar, ya sea monofacial o bifacial. Es el impacto del albedo, es decir el ratio entre la irradiación incidente en el suelo y la que este refleja, el factor clave en esta nueva situación, dado que su influencia se refleja de forma decisiva en el P50 asociado a un proyecto concreto. Si se desconoce el albedo propio de un terreno, en ningún caso se podrá simular de manera certera la producción energética de un activo.

¿Qué albedos pueden esperarse en la Península Ibérica y qué ganancias bifaciales son realistas? El albedo de la mayoría de los terrenos de la Península Ibérica sobre los cuales se ubican plantas fotovoltaicas oscila entre el 15% y el 30%, siendo estos principalmente suelos agrícolas, suelos con vegetación de diversos tipos y suelos áridos. La ganancia bifacial para estructuras fijas sin un diseño optimizado puede alcanzar con relativa facilidad el 10% asumiendo albedos del orden del 20%. Para el caso de los seguidores horizontales a un eje, la ganancia bifacial respecto a un seguimiento con módulos monofaciales alcanzaría fácilmente el 12% bajo circunstancias similares. En ambos casos, se asume que los módulos se encuentran a una altura mínima del suelo de 80 cm. En el caso de los tejados industriales, el albedo puede superar el 40% en superficies bien orientadas y altamente reflectantes con predominación de colores claros y luminosos. Bajo estas circunstancias la ganancia bifacial puede superar ampliamente el 15% con un diseño muy similar al de una variante monofacial[1].

Volviendo al tema del albedo, la cantidad de luz reflejada por el suelo va a depender fundamentalmente de cuánta luz llega a este, del ángulo de incidencia de los rayos y de la composición del terreno. Cuanta más luz refleje el suelo, mayor es el albedo de la superficie en cuestión. De esta premisa se deduce que el albedo no será el mismo a las 9 de la mañana que a las 2 de la tarde, ni será el mismo cuando crece la hierba en primavera o cuándo esta se ha secado en pleno verano. Este efecto se observa con mayor claridad en latitudes alejadas del ecuador donde existe una diferenciación de estaciones y el sol incide sobre el terreno con un rango amplio de ángulos. Es en estos climas donde el albedo oscila de manera significativa y donde un conocimiento adecuado de esta variable puede marcar la diferencia a la hora de evaluar la viabilidad de una inversión.

Diferentes albedos en función de la estación del año (Uruñuela). Arriba: invierno; abajo: verano (Foto: PI Berlin)

Al igual que algunos promotores aprovechan el periodo de desarrollo para, una vez asegurado el terreno, instalar una estación meteorológica para medir la irradiación global horizontal y la temperatura ambiente contribuyendo así a reducir la incertidumbre asociada al año meteorológico tipo, este enfoque puede y debe hacerse extensivo a la medición del albedo. Para ello se dispondrá de un albedómetro que consiste en un set de dos piranómetros donde uno se orienta hacia el suelo recibiendo irradiación solo de la superficie de prueba, mientras que el otro queda orientado hacia el cielo registrando simultáneamente la radiación solar incidente. La irradiación en W/m² en cada dirección se calcula dividiendo la salida del piranómetro en milivoltios por la sensibilidad. La sensibilidad de ambos piranómetros se proporciona en el certificado de calibración. A la hora de elegir los piranómetros, se procurará que sean “secondary standard” según la ISO 9060 y de que dispongan de un calentador para evitar que la cúpula de cristal se empañe. En lugar de con piranómetros, el análisis puede realizarse mediante el uso de un dron, calculando el albedo en base a la intensidad de píxel en diferentes puntos del terreno. Esta se compara entonces con la intensidad de píxel de superficies cuyo albedo es conocido, obteniendo así un albedo medio del terreno en base a una suma ponderada de factores. Esta opción ya está disponible en el mercado.

Una alternativa a las dos opciones descritas previamente se presenta mediante el uso de dos módulos fotovoltaicos de dimensiones similares y tecnología idéntica a los que posteriormente se instalarán en la planta. Esta variante resulta más económica y fácil de instalar y en caso de realizarse correctamente, reflejará un comportamiento muy similar al que se dará una vez que la planta entre en funcionamiento. Las mediciones se realizarán idealmente en los puntos representativos del terreno, instalando los sensores a varias alturas del suelo para estimar la altura idónea a la cual se instalarán los perfiles de sujeción de los módulos. La duración de la campaña debe alargarse siempre lo máximo posible estableciendo como período mínimo las 4 semanas. Climas con poca variación estacional (Af, Am, BWh o BWk según Köppen-Geiger) requerirán de periodos más cortos, mientras que el clima de la Península Ibérica (Cs, Ca y Cb según Köppen-Geiger) requerirá periodos de medida más dilatados para obtener resultados óptimos.

¿Qué beneficios comerciales se pueden obtener de una correcta calculación del albedo? En primer lugar, una estimación del P50 más fiable, lo cual automáticamente implica una reducción del riesgo del promotor o EPC a la hora de definir el PR contractual, ya que en la fórmula puede emplearse directamente el albedo en vez del coeficiente de bifacialidad del módulo expresado en condiciones STC. En segundo lugar, una mayor claridad conlleva menor incertidumbre y mayor confort para las entidades financieras, lo cual puede traducirse en unas mejores condiciones de financiación. Y en tercer y último lugar, el conocimiento del albedo permitiría seleccionar de manera más precisa qué eficiencia de entre las que el fabricante de módulos indica en la hoja de datos se ajusta mejor al proyecto en particular. Recordemos que es habitual encontrar en las hojas de datos de módulos bifaciales, eficiencias a diferentes ganancias de potencia en la parte posterior, siendo esta en gran medida una función de la irradiación incidente en la parte trasera del módulo, la cual a su vez es una función del albedo.

[1] Fuente: PI Berlin

Recomendaciones y take aways

  1. En el momento en el que se asegure el terreno, conviene instalar una estación meteorológica que monitorice el albedo durante el mayor tiempo posible. Se establece como período mínimo orientativo las 4 semanas, siendo 12 meses la duración ideal.
  2. Es mejor diseñar una planta y correr un modelo financiero ajustado a las condiciones del lugar, que modificar las condiciones del terreno para alcanzar albedos que, de forma natural, no se darían.
  3. Existen formas económicas y fiables para medir el albedo de un terreno.
  4. Un buen conocimiento del albedo aporta beneficios a la hora de definir el PR contractual, a la hora de seleccionar las variables para el modelo financiero y a la hora de interpretar la información que el fabricante de módulos refleja en la hoja de datos.
  5. El albedo de la mayoría de los terrenos de la Península Ibérica sobre los cuales se ubican plantas fotovoltaicas oscila entre el 15% y el 30%. La ganancia bifacial sin un diseño optimizado puede alcanzar con relativa facilidad el 10%. En tejados industriales con predominancia de colores claros y luminosos, la ganancia bifacial puede superar fácilmente el 15%.

Asier Ukar es consultor sénior en PI Berlin y Director General de la filial española PI Berlin S.L. Tiene 13 años de experiencia en el asesoramiento de proyectos utility-scale con presencia física en Europa, Asia, América Latina y África. Con PI Berlin ha participado activamente desde 2008 en el diseño, supervisión y refinanciación de proyectos fotovoltaicos a nivel global ofreciendo sus servicios fundamentalmente a entidades financieras, entes gubernamentales, desarrolladores y EPCistas. Tras 12 años residiendo en Berlín, se transladó en 2019 a España para ofrecer servicios de consultoría en el mercado ibérico. Asier Ukar estudió ingeniería industrial en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Bilbao y habla cinco idiomas.

The views and opinions expressed in this article are the author’s own, and do not necessarily reflect those held by pv magazine.