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MONITORIZACIÓN DE
SISTEMAS FOTOVOLTAICOS:
Caracterización de módulos a
“Sol Real”.
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA INDUSTRIAL DE
BÉJAR
UNIVERSIDAD DE SALAMANCA
José Torreblanca González.
Javier Izard Gómezmez-Rodulfo.
Rodulfo.
Rubén Sancho Hernández.
ÍNDICE
Objetivo.
Motivos del Proyecto.
Desarrollo.
Líneas de actuación futura.
Conclusiones.
Agradecimientos.
OBJETIVO
Monitorización de una instalación fotovoltaica
de manera automática en condiciones reales de
funcionamiento.
Comunicar el ordenador con la instrumentación y
sensores utilizados.
Elaboración de programas mediante Labview para
la monitorización y obtención de datos.
Tratamiento y estudio de los mismos.
MOTIVOS DEL PROYECTO
¿Por qué una monitorización en
condiciones reales de
funcionamiento?
Parámetros eléctricos y de temperatura
suministrados por el fabricante.
STC (Condiciones estándar): 1000W/m2, T=25ºC, espectro
de radiación con A.M.=1,5.
TONC (Condiciones de funcionamiento nominal): 800W/m2,
espectro de radiación con A.M.=1,5.
Otros parámetros que informan sobre la influencia de la Tª
en el módulo:
Variación de la Icc con la Tª del módulo.
Variación de la Vac con la Tª del módulo.
Temperatura de la célula en TONC.
¡NORMALMENTE RALIZADOS EN LABORATORIO!
?
¿QUÉ OCURRE CUANDO EL
MÓDULO SE ENCUENTRA EN
CONDICIONES REALES DE
FUNCIONAMIENTO?
DESARROLLO
Descripción de la instalación para caracterizar los módulos
Módulo
Carga electrónica
Sensores de Tª
Placa de conexiones
Tarjeta adq. datos
Piranómetro
PC
Material utilizado
5 módulos fotovoltaicos GS 55.
Carga electrónica BK PRECISION 8500.
Material utilizado
Tarjeta de adquisición de datos NI PCI-6024 E.
Piranómetro Kipp & Zonen SP Lite.
Sensor de temperatura NS LM-35 CZ.
Software utilizado:
Labview
El software utilizado para la elaboración de los programas es el Labview 6.i, que
tiene las siguientes características:
Lenguaje visual llamado G.
Herramienta gráfica de test, control y diseño.
Adquisición de datos.
Control de instrumentos.
Automatización industrial.
Grandes posibilidades de conexión.
Gran versatilidad y dinamismo.
La programación se realiza en dos pantallas.
Software utilizado: Labview
Interface con el usuario.
Software utilizado: Labview
Interface de programación.
PROCEDIMIENTO DE MEDIDA
Proceso de toma de datos para la elaboración de las curvas características.
Inicio
Dos Módulos en paralelo
Sombreandose
caracteristica
I/V
24-09-2007
3
Obtención de la Voc e Icc.
Toma de temperaturas.
Gráficas y
Toma deguardar
irradiancias.
datos
3,5
3
2,5
50
2
40
1,5
1
30
1,5
0,5
20
1
0
10
2
0,5
0
5
10
0
15
20
0
tensión (V)
0
5
10
TENSIÓN (V)
15
20
POTENCIA (W)
Modo
CC la carga.
Identificaci
ón de
4
intensidad (A)
Abrir puerto serie.
2,5
4,5
INTENSIDAD (A)
Crear directorio.
60
5
Modo VC
I/V 14:02
I/V 13:58
I/V 13:50
I/V
I/V 13:46
P/V 14:02
P/V 13:58
P/V 13:50
P/V 13:46
25
RESULTADOS
Evolución diaria: día con nubes
1000
500
0
07:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
Icc (A)
4
2
Pmp (W)
0
07:00
Tpl, Text (ºC)
H (W/m 2)
Placa Gamesa 55. Fecha 26/05/2007
Tpl-Text (ºC)
50
0
07:00
50
0
07:00
30
20
10
0
07:00
RESULTADOS
Evolución diaria: baja irradiancia
1000
500
0
07:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
Icc (A)
4
2
Pmp (W)
0
07:00
Tpl, Text (ºC)
H (W/m 2)
Placa Gamesa 50. Fecha 14/06/2007
Tpl-Text (ºC)
50
0
07:00
40
20
0
07:00
30
20
10
0
07:00
RESULTADOS
Evolución diaria: alta irradiancia
1000
500
0
07:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
Icc (A)
4
2
Pmp (W)
0
07:00
Tpl, Text (ºC)
H (W/m 2)
Placa Gamesa 55. Fecha 12/06/2007
Tpl-Text (ºC)
50
0
07:00
50
0
07:00
30
20
10
0
07:00
RESULTADOS
Evolución diaria: parámetros característicos
Placa Gamesa 55. Fecha 12/06/2007
3
40
35
2.5
30
Pmp (W)
Icc (A)
2
1.5
1
25
20
15
10
0.5
0
5
0
200
400
600
800
1000
0
1200
0
200
2
400
600
800
1000
1200
2
H (W/m )
Hmp (W/m )
25
20
18
20
16
14
15
Voc (V)
Tp-Text (ºC)
10
12
10
8
5
6
0
0
200
400
600
800
2
H (W/m )
1000
1200
4
10
20
30
40
Tp (ºC)
50
60
RESULTADOS
Intensidad de c.c / irradiancia:
INTENSIDAD DE C.C./IRRADIANCIA
(EVOLUCIÓN DIARIA)
4
INTENSIDAD DEC.C (A)
3,5
y = 0,0034x - 4E-15
R2 = 1
3
2,5
Intensidad de c.c/ Irradiancia
Intensidad de c.c/ Irradiancia
(Teórico)
2
Lineal (Intensidad de c.c/ Irradiancia
(Teórico))
1,5
Lineal (Intensidad de c.c/ Irradiancia)
1
y = 0,0034x - 0,3725
R2 = 0,9843
0,5
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
IRRADIANCIA (W/m2)
900 1000 1100
RESULTADOS
Tensión de c.a./Tª placa:
TENSIÓN CIRCUITO ABIERTO / TEMPERATURA DE PLACA
(G=900W/m2)
20,5
20,0
19,5
TENSIÓN(V)
tensión ca-Tª placa(900W/m2)
19,0
Lineal (tensión ca-Tª placa(900W/m2))
y = -0,0653x + 21,848
2
R = 0,9409
18,5
18,0
17,5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
TEMPERATURA PLACA(ºC)
50
55
60
65
70
RESULTADOS
Tensión de c.a./Tª placa:
TENSIÓN DE CIRCUITO ABIERTO / TEMPERATURA DE PLACA
(G=400W/m2)
20,2
20,0
19,8
T E N S IÓ N (V )
19,6
19,4
TENSIÓN-Tª(G=400W/m2)
19,2
Lineal (TENSIÓN-Tª(G=400W/m 2))
19,0
y = -0,0631x + 21,33
2
R = 0,8653
18,8
18,6
18,4
0
10
20
30
40
TEMPERATURA DE PLACA(ºC)
50
RESULTADOS
Potencia/Tª placa:
POTENCIA / TEMPERATURA PLACA
DIFERENTES IRRADIANCIAS
potencia max-temperatura(G=900W/m2)
40
potencia max-temperatura(G=800W/m2)
y = -0,0051x2 + 0,3831x + 26,816
R 2 = 0,5602
35
potencia max-temperatura(G=420W/m2)
potencia max-temperatura(G=250W/m2)
30
P O TE N C IA (W )
25
y = -0,0057x + 0,3742x + 24,602
R2 = 0,3812
20
15
10
Polinómica (potencia maxtemperatura(G=800W/m2))
2
Polinómica (potencia maxtemperatura(G=900W/m2))
Polinómica (potencia maxtemperatura(G=420W/m2))
y = 0,0596x2 - 3,9794x + 77,56
R2 = 0,3164
Polinómica (potencia maxtemperatura(G=420W/m2))
Polinómica (potencia maxtemperatura(G=250W/m2))
5
y = 0,0161x2 - 0,6861x + 11,767
R2 = 0,2602
0
15
20
25
30
35
40
45
TEMPERATURA (ºC)
50
55
60
65
CONCLUSIONES
Con el programa realizado con LABVIEW se pueden obtener
una gran variedad de datos.
Es necesaria una previsión a la hora de toma de los datos
para luego tratarlos.
Las medidas suministradas por el fabricante dicen poco sobre
la potencia que realmente se obtiene.
Se han de tener en cuenta a la hora del diseño y la instalación
más factores de los que actualmente se tienen.
MEJORAS Y LINEAS DE ACTUACIÓN
FUTURA
Monitorización de varios modelos de módulos
fotovoltaicos con diferentes tecnologías.
Añadir a la adquisición de datos la toma de velocidad y
la humedad relativa del aire.
Añadir los datos de: salida y puesta del sol, altura solar,
azimut solar y aire masa en cada medida realizada.
Realizar la comunicación por TCP/IP para poder
visualizar los datos a través de internet.
Realizar sistemas de monitorización basados en
dataloggers.
Realizar el estudio comparativo con un módulo con
seguimiento solar.
Colaboración con empresas y particulares.
AGRADECIMIENTOS
Al comité organizador
A la Fundación “Memoria Samuel
Solórzano Barruso”
A la empresa GAMESA SOLAR.
MONITORIZACIÓN DE
SISTEMAS FOTOVOLTAICOS:
Aplicación en condiciones de
“Sol Real”.
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA INDUSTRIAL DE
BÉJAR
UNIVERSIDAD DE SALAMANCA
José Torreblanca González.
Javier Izard Gómezmez-Rodulfo.
Rodulfo.
Rubén Sancho Hernández.