Characterization of the Increment of the Solar Irradiation due to a Two-Axis Sun Tracker
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Dynamic solar tracking (1 or 2 axes) increases the performance of photovoltaic projects. Although there are studies for the tropical zone, their amount is modest and unfortunately, most of them carry on analysis between 1 and 5 days and with a sampling time of 30 minutes or more. This research aimed to characterize the increasing incident solar irradiance (every minute), and irradiation (hourly) reached by a dual-axes sun tracker located on a university building (Bucaramanga, Colombia) for a window of 42 days between December 2023 and February 2024. The methodology consisted of adjustment of the angles of inclination and orientation with steps of 30°, minute monitoring of the horizontal solar irradiance and the incident solar irradiance on a photovoltaic panel, and quantification of the net gains of irradiance and irradiation. The results showed a daily average benefit of 916.1 Wh/m2∙day (17.3 %). This characterization was done by month and range of horizontal solar irradiation ( ). The benefit increased to 25.7 % in December, 9.5 % in January, and only 13.2 % in February. Finally, it concludes that the highest average benefits occur for ≥6 kWh/m2 day (20.3 %) and the lowest for <4 kWh/m2 day (7.4 %), with losses up to 6.75 % for = 1.3-1.5 kWh/m2 day. The hourly gain exposes a convex behavior because the greater benefits occur from 7 a.m. to 10 a.m. and 3 p.m. to 5 p.m., meanwhile, they are reduced substantially near 11 a.m. and 2 p.m. Additionally, a correlation analysis was conducted using the coefficient of determination (R2) to establish the best way to estimate incident solar irradiance and irradiation on the work surface of the sun tracker.
El seguimiento solar dinámico (1 o 2 ejes) permite incrementar el rendimiento de proyectos fotovoltaicos. Aunque existen estudios para la zona tropical, su cantidad es moderada e infortunadamente la mayoría de estos realizan análisis entre 1 y 5 días y con intervalos de medición de 30 minutos o más. Esta investigación tuvo como objetivo caracterizar los incrementos en la irradiancia (cada minuto) e irradiación (diaria) solar incidente logrados por un seguidor de dos ejes ubicado en una edificación universitaria (Bucaramanga, Colombia), para una ventana de 42 días entre diciembre de 2023 y febrero de 2024. La metodología consistió en el ajuste de los ángulos de inclinación y orientación con pasos de 30°, la monitorización cada minuto de las irradiancias solares horizontal e incidente sobre un panel fotovoltaico y la cuantificación de las ganancias netas de irradiancia e irradiación. Los resultados mostraron un beneficio promedio diario de 916.1 Wh/m2∙día (17.3 %). Tal caracterización se realizó por mes y rango de irradiación solar horizontal ( ). El beneficio en diciembre ascendió a 25.7 %, en enero a 19.5 % y en febrero solo a 13.2 %. Finalmente, se concluye que los mayores beneficios promedio se dan para ≥ 6 kWh/m2 día (20.3 %) y los menores para < 4 kWh/m2 día (7.4 %), con pérdidas de hasta 6.75 % para = 1.3-1.5 kWh/m2∙día. La ganancia horaria expone un comportamiento convexo porque los mayores beneficios se dan entre 7 a.m. y 10 a.m. y de 3 p.m. a 5 p.m., mientras se reducen sustancialmente entre 11 a.m. y 2 p.m. Adicionalmente, se llevó a cabo un análisis de correlación a partir del coeficiente de determinación (R2) para establecer una posible manera de estimar la irradiancia e irradiación solar incidentes sobre la superficie de trabajo de seguidor solar.
El seguimiento solar dinámico (1 o 2 ejes) permite incrementar el rendimiento de proyectos fotovoltaicos. Aunque existen estudios para la zona tropical, su cantidad es moderada e infortunadamente la mayoría de estos realizan análisis entre 1 y 5 días y con intervalos de medición de 30 minutos o más. Esta investigación tuvo como objetivo caracterizar los incrementos en la irradiancia (cada minuto) e irradiación (diaria) solar incidente logrados por un seguidor de dos ejes ubicado en una edificación universitaria (Bucaramanga, Colombia), para una ventana de 42 días entre diciembre de 2023 y febrero de 2024. La metodología consistió en el ajuste de los ángulos de inclinación y orientación con pasos de 30°, la monitorización cada minuto de las irradiancias solares horizontal e incidente sobre un panel fotovoltaico y la cuantificación de las ganancias netas de irradiancia e irradiación. Los resultados mostraron un beneficio promedio diario de 916.1 Wh/m2∙día (17.3 %). Tal caracterización se realizó por mes y rango de irradiación solar horizontal ( ). El beneficio en diciembre ascendió a 25.7 %, en enero a 19.5 % y en febrero solo a 13.2 %. Finalmente, se concluye que los mayores beneficios promedio se dan para ≥ 6 kWh/m2 día (20.3 %) y los menores para < 4 kWh/m2 día (7.4 %), con pérdidas de hasta 6.75 % para = 1.3-1.5 kWh/m2∙día. La ganancia horaria expone un comportamiento convexo porque los mayores beneficios se dan entre 7 a.m. y 10 a.m. y de 3 p.m. a 5 p.m., mientras se reducen sustancialmente entre 11 a.m. y 2 p.m. Adicionalmente, se llevó a cabo un análisis de correlación a partir del coeficiente de determinación (R2) para establecer una posible manera de estimar la irradiancia e irradiación solar incidentes sobre la superficie de trabajo de seguidor solar.