Modelo basado en la física para predecir las pérdidas por suciedad en módulos solares bifaciales

Investigadores del Indian Institute of Engineering Science and Technology, Shibpur’s (IIEST Shibpur) han desarrollado un novedoso modelo basado en la física para estimar la acumulación de polvo en las superficies delantera y trasera de módulos bifaciales.

“Este modelo es igualmente aplicable tanto a las plantas sobre tejado como a las comerciales”, explica a pv magazine el investigador Saheli Sengupta. “En India aún no disponemos de una planta de mayor tamaño con módulos bifaciales, por lo que no hemos podido validar el modelo para una instalación más grande. Pero está en nuestro programa de investigación llevarlo a cabo para plantas más grandes de la India y del extranjero”.

El modelo propuesto tiene en cuenta algunos parámetros de entrada, como la concentración de partículas (PM), la inclinación del panel, el ángulo de incidencia del sol, la radiación solar, el albedo y las especificaciones del módulo fotovoltaico. También tiene en cuenta parámetros meteorológicos como la dirección y velocidad del viento y la temperatura ambiente.

“Las consideraciones realizadas en este análisis son que la forma de las partículas se supone esférica; la deposición de polvo sobre el módulo se considera uniforme; y el efecto de la diferente composición del polvo no se considera por separado”, señalan los académicos.

El modelo calcula la acumulación de polvo en la superficie frontal del módulo fotovoltaico teniendo en cuenta los fenómenos de deposición, rebote y resuspensión. La deposición implica que el polvo aterriza en la superficie, el rebote se produce cuando las partículas rebotan en el aire y la resuspensión implica que las partículas asentadas son levantadas por mecanismos como el viento y la turbulencia del aire.

A continuación, el modelo calcula la acumulación de polvo en la superficie posterior, teniendo en cuenta los fenómenos de deposición, rebote y resuspensión. Se consideran diferentes tipos de deposición de partículas en la parte posterior, incluidas las partículas que se mueven junto con el flujo de aire y las partículas levantadas de la superficie del suelo.

A continuación, el modelo calcula la transmitancia, evaluando la capacidad del material para permitir el paso de la luz, basándose en resultados anteriores. Sumando la radiación del haz, la radiación difusa y la radiación reflejada en el suelo, el modelo determina el rendimiento energético de la planta fotovoltaica.

Para probar su modelo físico, los investigadores han comparado sus resultados previstos con la observación real de un sistema fotovoltaico de 10 kW. El conjunto se colocó en la azotea de un edificio universitario situado en la ciudad india de Howrah, en Bengala Occidental.

“Se observa que la densidad superficial del polvo en la superficie posterior durante 34 días es de 0,08 g/m2, durante 79 días de 0,6 g/m2 y durante 126 días de 1,8 g/m2, que se desvían de los calculados según el modelo en un 10%, 33,33% y 4,4% respectivamente”, afirman los investigadores. “La densidad superficial del polvo acumulado en la superficie trasera basada en el vidrio es aproximadamente 1/6 de la superficie delantera del vidrio, lo que también valida el modelo”.

Además, los científicos descubrieron que el error entre la generación de corriente continua observada y la calculada era del 5,6% en la superficie trasera y del 9,6% en la delantera.

“Es necesario validar este modelo para plantas bifaciales de gran capacidad en distintas ubicaciones”, concluyeron los académicos.

Presentaron sus hallazgos en “Physics based modeling of dust accumulation on a bifacial solar PV module for generation loss estimation due to soiling” (Modelado basado en la física de la acumulación de polvo en un módulo solar fotovoltaico bifacial para la estimación de pérdidas de generación debido a la suciedad.), publicado recientemente en Solar Energy Advances.