Medidor de curva de corriente Vs voltaje de un módulo solar

Medidor de curva de corriente Vs voltaje de un módulo solar fotovoltaico
Aline Iobana Acevedo Velazquéz Unidad profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y
Tecnologías Avanzadas del Instituto Politécnico Nacional (UPIITA
– IPN),
[email protected].
Héctor Durán Paredes – Unidad profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías
Avanzadas
del
Instituto
Politécnico
Nacional
(UPIITA
–
IPN),
[email protected].
Asesor Dr. Arturo Morales Acevedo – Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del
Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV – IPN), [email protected].
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Actualmente el ser humano busca sustituir las fuentes de energía que ocupan
combustibles fósiles como el petróleo, carbón y el gas por fuentes de energía
renovables. Las causas que justifican este cambio en la generación de energía
son varios, principalmente el impacto ambiental que se produce en la emisión de
gases contaminantes como el 𝐶𝑂2. Entre las distintas fuentes de energía
renovables, se encuentra la energía proveniente del sol. La energía solar
fotovoltaica utiliza celdas solares hechas de silicio (monocristalino, policristalino y
amorfo), telurio de cadmio, entre muchos otros. En la Sección de Electrónica de
Estado Sólido (SEES) del Cinvestav se desarrolla la investigación científica y
tecnológica de celdas solares y sistemas fotovoltaicos. En lo particular, como
estudiantes que participamos en la estancia de verano del programa Delfín,
desarrollamos un proyecto el cual consiste en un medidor de la corriente y el
voltaje que entrega un módulo solar, y con esto obtener su curva característica de
voltaje contra corriente. Este medidor resulta muy útil debido a que la curva
característica de un módulo fotovoltaico, o bien de una celda, da información
acerca del funcionamiento del mismo, lo cual es importante para dar seguimiento
en diversas investigaciones.
METODOLOGÍA
Durante las primeras semanas se trabajó con el doctor Arturo Morales Acevedo y
su equipo de trabajo en donde se introdujo a los estudiantes con conceptos
teóricos que describen el principio de funcionamiento de una celda solar. Se
hicieron 2 prácticas de laboratorio, en donde se midió el voltaje y la corriente que
proporciona una celda solar, para así obtener la curva característica de voltaje
contra corriente. En la segunda se midió la variación en la corriente de corto
circuito y el voltaje de circuito abierto al variar la luminosidad en la celda solar. Se
tuvo la oportunidad de observar cómo se realiza un depositó de telurio de cadmio
por baño químico. Se calcularon los parámetros y realizaron simulaciones de la
celda solar medida y se comparó con un módulo comercial. Una vez obtenido los
conocimientos necesarios, se comenzó con el desarrollo del medidor de voltaje y
corriente. Se propuso utilizar un capacitor como la carga que se conecta al módulo
solar, siendo el comportamiento de este dispositivo útil para la obtención de los
puntos que forman la curva deseada de tensión contra corriente. Se diseñó un
circuito electrónico para realizar la carga – adquisición de señales (voltaje y
corriente) – descarga del capacitor, todo controlado por una interfaz creada para el
usuario.
CONCLUSIONES GENERALES
A lo largo de la estancia de investigación hubo una gran satisfacción en aplicar los
conocimientos previos de la carrera en unión a lo que el doctor Morales Acevedo
enseñaba. Se comprendió que para la realización completa de un proyecto es
necesaria una justificación fundamentada en los análisis de las potencias
requeridas, tiempos de carga y descarga de un capacitor, cálculos de la corriente y
voltaje, selección de componentes, y diagramas de flujo. Todo esto sirvió para que
el medidor de voltaje y corriente cumpla su objetivo fundamental, más aún queda
trabajo pendiente como es probar diferentes capacitores, u otros componentes
que puedan hacer una mejor lectura de voltaje y corriente.