Descripción
A partir del proyecto de doctorado que se está realizando en el Laboratorio de Ciencias Atmosféricas Aplicadas, se desarrollarán modelos multivariables no lineales para estimar la potencia generada por un sistema fotovoltaico instalado en el Instituto de Ingeniería de la UABC, campus Mexicali. Para considerar todos los parámetros involucrados, se utiliza equipo de medición especializado que permite cuantificar las variables meteorológicas, la radiación de onda corta, radiación de onda larga y radiación neta (balance de energía), así como la temperatura, corriente, voltaje y potencia de un panel solar, además de la tasa de deposición de polvo sobre dichos sistemas fotovoltaicos.
El sensor que mide la tasa de deposición de polvo fue adquirido a través de la Convocatoria Interna de Apoyo a Proyectos de Investigación 2025–2026 de la UABC, debido a que el Laboratorio de Ciencias Atmosféricas Aplicadas del Instituto de Ingeniería se vio favorecido con este recurso.
Problemática
La ciudad de Mexicali, Baja California, se localiza en una zona desértica; por lo tanto, las condiciones de clima extremo y la acumulación de material particulado en la superficie de los sistemas fotovoltaicos pueden disminuir su capacidad de aprovechamiento de la radiación solar y la generación de energía. Por tal razón, el Laboratorio de Ciencias Atmosféricas Aplicadas del Instituto de Ingeniería (LCAA), con el apoyo del Centro de Estudios de las Energías Renovables (CEENER) y la Facultad de Ingeniería, en el campus Mexicali, realizó un estudio preliminar en un proyecto de maestría durante el periodo 2021-2023, en el que se generaron modelos lineales multivariables para estimar la potencia generada por sistemas fotovoltaicos expuestos a estas condiciones atmosféricas y a la deposición de polvo durante las horas de mayor radiación solar. Los resultados mostraron una disminución del 6.18 % en la potencia generada por los paneles sucios.
En el proyecto preliminar se identificaron las clases de estabilidad atmosférica para analizar si las condiciones favorecían o no la deposición de polvo durante el periodo de estudio en las horas de mayor incidencia de radiación solar, considerando que a mayor inestabilidad atmosférica, mejor sería la dispersión del polvo en la atmósfera. Se encontró que las condiciones de inestabilidad se debilitaron durante los meses de septiembre, octubre y febrero, lo que favoreció una mayor deposición de polvo. La identificación de las clases de estabilidad atmosférica se realizó con un programa de cómputo registrado ante el Instituto Nacional del Derecho de Autor (INDAUTOR), con el apoyo del Departamento de Propiedad Intelectual y Transferencia de la UABC.
La interacción del proceso de deposición de polvo, las condiciones meteorológicas y los parámetros de salida de un sistema fotovoltaico ocurre de manera continua durante las horas de incidencia de radiación solar; por tal razón, es importante utilizar equipo de medición especializado para registrar estos parámetros a lo largo de todo el periodo diurno y así poder construir modelos más robustos y confiables para estimar la potencia generada por un sistema fotovoltaico. En 2025 se adquirió un dispositivo con sensores que cuantifican proporcionalmente la obstrucción de la incidencia solar sobre los paneles fotovoltaicos. Este nuevo parámetro permitirá mejorar y robustecer los modelos de aprovechamiento energético previamente desarrollados por el equipo de trabajo. De esta manera, se podrán brindar herramientas a la UABC para la planeación e implementación de proyectos de generación fotovoltaica y lograr un mejor aprovechamiento del recurso solar, no solo al interior de la institución académica, sino también con el objetivo de replicarlo en la ciudad de Mexicali.
Objetivo
Analizar la afectación de la potencia de salida de un sistema fotovoltaico, instalado en el Instituto de Ingeniería de la UABC, campus Mexicali, debido a su interacción con la deposición de polvo y las condiciones meteorológicas, mediante el uso de equipo de medición especializado y modelos no lineales multivariables, para generar propuestas que, por un lado, permitan un monitoreo adecuado de las condiciones atmosféricas y de deposición de polvo que afectan dichos sistemas y, por otro, un aprovechamiento más eficiente del recurso solar.
Impacto
Los principales logros que hasta ahora se han obtenido en el avance del proyecto son: 1) mediante el uso de modelos de regresión lineal, se identificó que, durante las horas de mayor radiación solar, las condiciones atmosféricas y la deposición de polvo influyeron entre un 57 % y un 94 % en la generación de potencia del panel solar; 2) se determinó que alrededor del 6 % de la potencia generada por el sistema fotovoltaico se perdía en un panel sucio durante las horas de mayor incidencia de radiación solar; y 3) se desarrolló un sistema robusto de medición que actualmente permite integrar todos los sensores necesarios para cuantificar, de manera continua y automatizada, y durante todo el periodo de incidencia de radiación solar, la influencia de los parámetros meteorológicos, de deposición de polvo y de salida del sistema fotovoltaico, lo que favorecerá la generación de modelos multivariables no lineales para estimar la potencia de salida del panel solar y generar estrategias que permitan aprovechar de manera más eficiente el recurso solar en el campus de la UABC, Mexicali, B.C.