Aplicación y evaluación de un modelo de estimación del efecto de un eclipse solar en la generación eléctrica fotovoltaica: aplicación al eclipse del 2 de julio de 2019

Abstract

Desde el año 2012, la industria fotovoltaica en Chile ha tenido un crecimiento de tal magnitud, que se ha convertido en la energía renovable no convencional de más importante crecimiento del país, ocupando un 10% de la capacidad instalada de la matriz energética nacional. Dentro de esta industria existen diversos efectos que reducen la eficiencia de generación eléctrica, como lo son el tipo de tecnología del panel que utilizan, la presencia de seguidores solares y el efecto soiling, entre otros. Pero existe un fenómeno que afecta a las plantas fotovoltaicas del que existe escasa información a nivel mundial y que no se presenta investigación en Chile: el efecto de reducción de generación que provocan los eclipses solares sobre las plantas fotovoltaicas. El eclipse solar del 2 de julio de 2019 fue la primera oportunidad para aplicar y evaluar el modelo de estimación de generación eléctrica fotovoltaica chilena, debido a que este eclipse solar ocurrió en la zona norte, donde se ubica la mayoría de las plantas fotovoltaicas, además de que el 100% de oscuridad afectó a la central “El Romero”, planta fotovoltaica con mayor capacidad instalada del país. Los resultados de esta memoria de título corresponden a la generación estimada de las plantas fotovoltaicas chilenas para el 2 de julio de 2019, con y sin efecto del eclipse solar, donde se esperaba un efecto de reducción en forma de V en la generación fotovoltaica entre las 14:17 y las 17:50 horas. La reducción máxima de generación se estimó en 903,6 MW a las 16:35 horas. La validación del modelo reveló que la generación estimada permite la predicción de la generación del 2 de julio de 2019 con valores de los estadísticos de R2 de 0,97, bias de -0,071, RMSE de 119,22 y NRMSE de 20,2%. Finalmente, el modelo entregó una adecuada predicción de la generación fotovoltaica, que otorga las bases para la toma de decisiones, permitiendo garantizar la seguridad eléctrica de la matriz energética. Además, el modelo permite su aplicación en futuros eclipses solares que afecten a plantas fotovoltaicas para anticipar el comportamiento de la generación eléctrica.

Since 2012, Chilean photovoltaic industry has grown at such level that it has become the most important non-conventional renewable energy source, being 10% of the installed capacity of the national energy matrix. On this industry there are various factors that decrease efficiency of electric generation, such as the type of panel technology used, the use of solar trackers and soiling effect, and others. But there is a phenomenon that affects photovoltaic plants, that has little information worldwide and has no research in Chile: generation reduction effect caused by solar eclipses on photovoltaic plants. Solar eclipse of July 2dn, 2019 was the best chance to apply and evaluate photovoltaic electricity generation estimation model in Chile, due the fact that this solar eclipse affected northern Chile, where most solar plants are located, also to the fact that 100% obscuration affected “El Romero” plant, the photovoltaic plant with the largest capacity in the country. This research’s results show estimated generation of Chilean photovoltaic plants to July 2dn, with and without solar eclipse’s effect, where a reduction effect with a V shape was expected in photovoltaic generation between 14:17 and 17:50. Peak reduction in generation was estimated at 903.6 MW at 16:35. Model’s validation shows that estimated generation allowed to predict July’s 2dn, 2019 generation with values of R2 statistics of 0.97, bias of -0.071, RMSE of 119.22 and NRMSE of 20.2%. At last, the model provided an adequate prediction of photovoltaic generation, which gives the basis to correct decision-making, guaranteeing electrical safety of energy matrix. Also, the model allows its application in future solar eclipses that affects photovoltaic plant to anticipate the behavior of electricity generation.