Fórmulas de Energía Solar Fotovoltaica

Tecnología Energética
Fórmulas de Energía Solar Fotovoltaica
TEMA 5. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
FÓRMULAS
• Ecuación característica de una célula fotovoltaica:
I = I L − i d − I sh
+ Rs I )
 q (VmKT

= I L − I D e
− 1 − I sh .


• Tensión de circuito abierto: Voc =
I 
mKT  I L 
KT
.
ln  = mVT ln L  , siendo VT =
q
q
I
I
 D
 D
• Intensidad de cortocircuito: Isc ≈ IL.
 ln c 
• Intensidad y tensión en el punto de máxima potencia: I mp = I L (1 − c − d ) y Vmp ≅ Voc 1 −
,
c 

siendo c = 1 + ln
IL
c
y d=
.
ID
c +1
• Potencia de una célula fotovoltaica: P = V·I.
• Factor de forma de una célula fotovoltaica: SF =
• Rendimiento de una célula fotovoltaica: η =
[
Vmp ·I mp
Voc ·I sc
.
P
.
GA
]
• Eficiencia de una célula comercial: η = η ref 1 + β (Tref − Tcell ) .
 V + Rs I
 V + Rs I
• Ecuación característica de un módulo o panel fotovoltaico: I = I L − I D e a − 1 −
,
Rsh


siendo a =
mKT
N s , donde m es el coeficiente de recombinación de la célula (1 < m < 3); K
q
es la constante de Boltzmann (1,38·10-23 J/K); q es la carga del electrón (1,6·10-19 C); T es la
temperatura en K y Ns es el número de células del módulo.
• Intensidad de corriente de polarización inversa: I D = I L e
 I mp 
 − Vmp + Voc
a·ln1 −
I
L 

• Resistencia en serie: Rs =
.
I mp
28
−
Voc
a
.
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• Ecuaciones de Townsend para tener en cuenta el efecto de la temperatura:
a
T
=
;
a ref Tref
[
]
G
IL =
I L ,ref + µ i , sc (T − Tref ) ;
Gref
ID
I D ,ref
 T
=
T
 ref
3


 exp  εN s

 a ref

 Tref
1 −
T


 .

• Coeficiente de variación de la intensidad de cortocircuito con la temperatura:
dI sc I sc ,T 2 − I sc ,T 1
≅
.
dT
T2 − T1
µ i , sc =
• Coeficiente de variación de la tensión de circuito abierto con la temperatura
µ v ,oc =
• a ref =
dVoc Voc ,T 2 − Voc ,T 1  A A 
≅
º C = K  .
dT
T2 − T1


µ v ,ocTref − Voc ,ref + εN s  V V 
 º C = K  (En esta fórmula la temperatura va en K).
µ i , sc Tref


−3
I L , ref
• Método simplificado para sistemas aislados:
1) [H T ] ; 2) [D ]; 3) [A], Ajk = Dk / H T , jk ; 4) Ap,min = mínimo de los máximos de cada
inclinación
Pinstal =
(Ajk);
Nh =
5)
[
1 standard sun [kW/m ]
H T , jk ·n.º of days of the month kWh/m 2
2
];
6)
V
Pinstal
Dk ·n.º of days of the month [kWh ]
; 7) np ser = instal ; 8) np paral =
.
N h [h ]
V panel
Ppanel ·np ser
• Cálculo del sistema de almacenamiento:
1) [Nau]; 2) Au[Wh] = max [Nauk· Dk ]; 3) CB100 [Wh ] =
CB100 [Ah ] =
CB100 [Wh ]
;
Vinstal [V ]
CB10 [Ah ] =
CB10 [Wh ]
.
Vinstal [V ]
5)
CB10 [Wh ] =
29
Au·DF
,
PD10
Au
, con PD100 = 40-70%; 4)
PD100
con
PD10
>
20%;
6)