03 Estudio del comportamiento de paneles solares fotovoltaicos de

Master en Energía
Título del trabajo: Estudio del comportamiento de paneles solares
fotovoltaicos de silicio amorfo bajo concentración solar
Director: Carlos Armenta Déu
Alumno: oferta abierta
Objetivo
1. Caracterizar el comportamiento de un panel fotovoltaico de silicio amorfo en
condiciones de concentración solar y sin concentración
2. Analizar las mejoras que la concentración solar representa sobre la
eficiencia del sistema y la energía y potencia generadas
3. Estimar la ganancia neta de energía generada por el sistema con
concentración con relación a uno convencional
Sinopsis
Los paneles de silicio amorfo presentan algunas características singulares con
relación a sus homólogos cristalinos, ente ellas la opción de trabajar con
voltajes de salida mucho más elevados, hasta 110 VDC, lo que permite reducir
la relación de conversión cuando se utiliza dicho sistema para generar corriente
alterna a 110 V o 220 V. Por el contrario, esta tecnología adolece de trabajar
con bajas eficiencias y generar potencias y energías muy reducidas, lo que
representa un serio inconveniente desde el punto de vista de las aplicaciones
solares.
Para mejorar las prestaciones de los paneles fotovoltaicos se utiliza, en
muchas ocasiones, un sistema de concentración que incremente la densidad
de energía sobre la superficie de captación del panel, incrementando así la
potencia y energía generadas. El inconveniente de los sistemas de seguimiento
es la complejidad del diseño y el coste del mismo. Un método de reducir este
coste y complejidad es trabajar con sistemas planos de concentración, que si
bien limitan el valor de la razón de concentración, reducen también de manera
notable el coste y complejidad.
La idea del trabajo es pues, caracterizar un panel fotovoltaico de silicio amorfo
de alto voltaje, 110 VDC, acoplado a un sistema de concentración de espejos
planos con seguimiento acimutal, y analizar las mejoras producidas a nivel de
potencia y energía generadas, así como del posible incremento de eficiencia.
Para alcanzar los objetivos establecidos en el estudio se llevará a cabo el
siguiente plan de trabajo:
Plan de Trabajo
1. Obtener la curva de respuesta I-V y P-V de un panel fotovoltaico de silicio
amorfo de 110 VDC, trabajando en condiciones normales y bajo
concentración solar
2. Determinar el incremento de potencia y energía generadas en el panel en
función de la razón de concentración para diferentes condiciones de trabajo
3. Estudiar y analizar la evolución de la eficiencia del panel para las distintas
concentraciones estudiadas, y determinar si se ha producido incremento en
la misma
Metodología
1. Estudio preliminar de las características de los paneles de silicio amorfo, en
particular los de alto voltaje de salida
2. Montaje del sistema instrumental de control para la caracterización del
comportamiento del panel
3. Determinación de la razón de concentración para distintas configuraciones
del sistema
4. Obtención de las curvas de respuesta del panel, en concreto I-V y P-V para
diferentes razones de concentración, desde C=1 hasta C=Cmax
5. Análisis de resultados obtenidos y comparación entre las curvas para C=1 y
cualquiera de las concentraciones estudiadas
6. Evaluación del incremento de potencia, energía y eficiencia, si esto último
se produjera, para los diferentes casos estudiados, esto es, diferentes
razones de concentración
Resultados esperados
1. Aumento en la potencia y energía generadas
2. Mejora general del comportamiento del panel
3. Posible incremento de la eficiencia