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INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICA DE SOLAR FOTOVOLTAICA ESTUDIANTES Marcia Paredes Laredo Cecilia

Enero 2018

PRIMERA PRÁCTICA DE FOTOVOLTAICA:

DETERMINACIÓN DE LA CURVA CARACTERÍSTICA DE MÓDULOS SOLARES 1. Introducción Los módulos solares que encontramos en el mercado cuentan con una ficha técnica de funcionamiento que se es brindado al cliente cuando las adquiere, pero estas especificaciones dadas han sido obtenidas en condiciones muy particulares, es decir en condiciones estándares, por lo general, considerando una radiación de 1000 W/m2 y una temperatura ambiente de 25°C. Por lo que para un óptimo aprovechamiento de los módulos se hace necesario obtener su curva característica en condiciones reales de uso, de esta manera hacer un dimensionamiento preciso y rentable según la potencia que se requiera cubrir.

2. Objetivos -

La práctica busca manipular y realizar ensayos sobre paneles solares fotovoltaicos, en condiciones reales. Así como, determinar la curva característica de módulos solares.

3. Marco Teórico 3.1

Radiación Incidente La principal fuente de energía para la Tierra es la energía radiante del sol. Esta energía radiante es medida y reportada como la irradiancia solar. Cuando se mide toda la radiación, se denomina irradiación solar total (TSI); Cuando se mide en función de la longitud de onda, es la irradiancia espectral. La luz de diferentes longitudes de onda llega a diferentes partes de la atmósfera terrestre. La luz visible y la radiación infrarroja alcanzan la superficie, calentando la superficie a condiciones habitables. La radiación ultravioleta en las longitudes de onda UV-A, B y C se absorbe a altitudes cada vez más altas. La radiación ultravioleta y suave de rayos X (longitudes de onda menores a 120 nm, EUV) es absorbida por la atmósfera a más de 60 millas. Aunque es completamente absorbida por nuestra atmósfera, la radiación EUV es bastante peligrosa para las personas y la electrónica en el espacio. (NASA, 2008)

3.2

Módulos Solares Están formados por un conjunto de células fotovoltaicas que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos mediante el efecto fotoeléctrico. Los paneles fotovoltaicos, en función del tipo de célula que los forman, se dividen en: 3.2.1 Cristalinas Monocristalinas: se componen de secciones de un único cristal de silicio (Si) (reconocibles por su forma circular u octogonal, donde los 4 lados cortos, si se puede apreciar en la imagen, se aprecia que son curvos, debido a que es una célula circular recortada). Policristalinas: cuando están formadas por pequeñas partículas cristalizadas. 3.2.2 Amorfas: Cuando el silicio no se ha cristalizado. Su efectividad es mayor cuanto mayor son los cristales, pero también su peso, grosor y costo. El rendimiento de las primeras puede alcanzar el 22 %1 mientras que el de las últimas puede no llegar al 10 %, sin embargo, su costo y peso es muy inferior. ( Reuters, 2011)

3.3

Curvas Características V-I La curva V-I representa todos los posibles puntos de operación (corriente y tensión de un modulo solar o conjunto de ellos en las condiciones existentes de irradiancia y temperatura. La curva empieza en el punto de Corto Circuito y acaba a Circuito Abierto. El punto máximo de potencia equivale al punto de funcionamiento optimo en las condiciones de la curva. (Cruz, 1996)

3.4

Potencia Máxima Medida en vatios pico (Wp), es la potencia máxima que puede suministrar el panel, es el punto donde el producto intensidad y tensión es máxima, bajo unas condiciones estándar de medida. (Ferichola, 2015)

3.5

Voltaje Máximo Es la tensión producida cuando la potencia es máxima, bajo unas condiciones estándar de medida. (TECNOSOL, 2016)

3.6

Voltaje de Circuito Abierto

Es el máximo voltaje del dispositivo bajo unas condiciones definidas de iluminación y temperatura, correspondientes a una corriente igual a cero. (Ferichola, 2015)

3.7

Intensidad Máxima Es la corriente producida cuando la potencia es máxima, bajo unas condiciones estándar de medida. (TECNOSOL, 2016)

3.8

Intensidad de Corto Circuito Es aquella que se produce a tensión 0 voltios, por lo que puede ser medida directamente en bornes mediante un amperímetro. (TECNOSOL, 2016)

4 Materiales -

Panel solar. Polímetros. Medidor de temperatura. Reostato.

5 Resultados y análisis 5.1 Ensayos previos a la práctica 5.1.1 Ensayo de vacío 5.1.2 Ensayo de cortocircuito 5.1.3 Ensayo en carga 5.1.4 Ensayo de vacío, cortocircuito y carga, con el módulo sombreado

5.2 Estimación el modelo equivalente del panel, con los datos de ensayo 5.3 Cálculo teórico de la radiación incidente sobre los módulos del día de la práctica 5.4 Radiación a partir de los datos de ensayo

5.5 Curva característica I-V del módulo sin y con sombreado

SEDUNDA PRÁCTICA DE FOTOVOLTAICA:

SISTEMAS AILADOS

TERCERA PRÁCTICA DE FOTOVOLTAICA:

SISTEMAS CONECTADOS A RED Los sistemas conectados a red requieren principalmente de 2 componentes, los cuáles son: los paneles fotovoltaicos y el inversor, la batería estaría siendo remplazada por la red, la cual es caso de exceso de producción se derivaría este a la red. En caso contrario, funcionaría a la inversa, es decir, en aquellos momentos en los que hubiera un déficit de energía captada por el sol, como por las noches. La forma de funcionamiento es la siguiente, al incidir la luz con el generador fotovoltaico (en el caso de la práctica solo fue un módulo el que fue conectado) se produce energía eléctrica de forma continua, para luego pasa al inversor. Merece adicionar que el inversor se debería conectar tras un cuadro de conexión que incorpora los elementos de protección del sistema fotovoltaico: diodos de bloqueo, fusibles de protección en cada una de las ramas y descargadores de tensión. Transformando la energía eléctrica en forma de corriente continua, en corriente alterna con las mismas características que la red. Se recomienda además incluir, tras el inversor, un transformador para aislamiento galvánico, un interruptor automático de desconexión, cuando la tensión de la red está fuera de márgenes y el correspondiente para tarificar la potencia eléctrica inyectada en la red. En la práctica no se usaron por no ser parte del objetivo principal. (Ecoinventos, 2017)

Figura #. Modelo de sistemas fotovoltaicos conectados a red.

6 Conclusiones Referencias Reuters. (20 de Junio de 2011). Obtenido de Sunpower Panels Awarded Guinness World Record: https://www.reuters.com/article/idUS110444863620110620 Cruz, P. G. (1996). Trazador de curvas V-I para seguidor de módulos solares. Madrid . Ferichola, J. F. (2015). CARACTERIZACIÓN DE MÓDULOS FOLTOVOLTAICOS CON DISPOSITIVO PORTÁTIL. Madrid. NASA. (1 de Junio de 2008). Irradiación Solar. Obtenido de https://www.nasa.gov/mission_pages/sdo/science/solar-irradiance.html TECNOSOL. (2016). Obtenido de Tecnosolab: https://tecnosolab.com/caracteristicas-electricasde-los-paneles-solares/