Selecting for robots with desirable properties

Se considerará un rango de temperatura ambiente de entre 18ºC como mínimo en invierno y 38ºC como máximo en verano, diferente a los 25ºC, valor considerado como condición estándar de medida y para el cual se muestran los parámetros fundamentales de los paneles solares.

La temperatura de trabajo que alcanzan las células de los paneles fotovoltaicos puede calcularse mediante la ecuación siguiente:

(3.7) Dónde:

- TP es la temperatura que alcanza la célula a una temperatura ambiente determinada.

51

- Ta es la temperatura ambiente del lugar donde están instalados los paneles solares.

- TONC es la temperatura nominal de la célula, definida como la temperatura que alcanzan las células solares cuando se somete al módulo a una irradiancia de 800W/ m2 _{con distribución espectral AM de 1,5 G, la temperatura ambiente es de}

25ºC y la velocidad del viento, de 1m/s. (TONC = 45ºC).

- I es la irradiancia media dependiendo del período en el que se encuentre. En verano I =1 000W/ m2 _{y en invierno I =100W/ m}2_.

Para conocer la tensión de circuito abierto que se medirá a la salida de cada panel cuando están trabajando bajo estas condiciones de temperatura de célula diferente a 25ºC, se aplicará el coeficiente de temperatura para la tensión de circuito abierto (VOC) proporcionado por el fabricante sobre la siguiente ecuación:

VOC(XºC) =VOC (25ºC) + ΔT x ΔVOC (T) (3.8)

Dónde:

- VOC (X ºC) es la tensión a circuito abierto del panel a una temperatura de célula

X.

- VOC (25ºC) es la tensión a circuito abierto del panel en condiciones estándar de

medida. (VOC (25ºC) = 29,4 V)

-ΔT es la variación de la temperatura de trabajo del panel y las condiciones estándar de medida.

- ΔVOC (T) es el coeficiente de temperatura de la tensión de circuito abierto del

panel. ΔVOC (T) = - 0,323 %/K

La corriente de cortocircuito que se producirá a la salida de cada panel cuando están trabajando bajo estas condiciones de temperatura de célula diferente a 25ºC, se aplicará el coeficiente de temperatura para la corriente de cortocircuito (ISC) proporcionado por el fabricante sobre la siguiente ecuación:

ISC (X ºC) = ISC (25ºC) + ΔT x ΔISC (T) (3.9)

Dónde:

- ISC (X ºC) = es la corriente de cortocircuito del panel a una temperatura de célula

X.

- ISC (25 ºC) = es la corriente de cortocircuito del panel en condiciones estándar de

52

- ΔISC (T) = coeficiente de temperatura de la corriente de cortocircuito del panel.

ΔISC (T) = 0,042 %/K

Calculamos para el invierno:

La temperatura ambiente es de 18ºC, por tanto, la temperatura de célula de los paneles solares será:

TP =

800

=

18+(45−20) 𝑥 100

800

= 21,13

0

_C

Con esta temperatura de célula, la tensión de circuito abierto y la corriente de cortocircuito del panel serán:

VOC (21,13ºC) = VOC (25ºC) + ΔT x ΔVOC (T) = 29,4 + (21,13 – 25) x (-0,323) = 30,65V ISC(21,13ºC) = ISC (25ºC) + ΔT x ΔISC (T) = 8,39+ (21,13 – 25) x (0,042) = 8,23 A

Ahora multiplicando el número de paneles en serie en cada ramal del generador por la tensión de circuito abierto de cada panel para una temperatura ambiente de 18ºC, se obtiene la tensión de circuito a la salida del generador fotovoltaico durante el invierno y multiplicando el número ramales en paralelo del generador fotovoltaico por la corriente de cortocircuito de cada panel para una temperatura ambiente de 18ºC, la corriente de cortocircuito a la salida del generador durante el invierno (teniendo en cuenta la distribución de los ramales por Strings del inversor):

VOC (21,13ºC) = VOC (21,13ºC) x NS

= 30,65 V x 20 paneles = 613V

String A ImppTOTAL = Impp x NP

= 8,23 × 3 = 24,69 A String B ImppTOTAL = Impp x NP

= 8,23 x 1 = 8,23 A Calculamos para el verano:

Ahora para obtener la tensión de circuito abierto y corriente de cortocircuito del generador fotovoltaico durante el período de verano, se considerará la

53

temperatura ambiente igual a 38ºC, por tanto, la temperatura de las células que componen los paneles solares será:

TP =

800

=

38+(45−20) 𝑥 1000

800

= 67,25

0

_C

Para esta temperatura de célula, la tensión de circuito abierto y corriente de cortocircuito del panel serán:

VOC (67,25ºC) = VOC (25ºC) + ΔT x ΔVOC (T) = 29,4 + (67,25 – 25) x (-0,323) = 15,75 V ISC (67,25ºC) = ISC (25ºC) + ΔT x ΔISC (T) = 8,39 + (67,25 – 25) x (0,042) = 10,16 A

Una vez obtenidas la tensión de circuito abierto y la corriente de cortocircuito de cada módulo solar bajo una temperatura ambiente de 38º C, se hallará la tensión a circuito abierto total del generador y la corriente de salida total empleando la misma metodología usada para el invierno:

VOC (67,25ºC) TOTAL = VOC (67,25ºC) x NS

= 15,75 x 20 = 315 V String A ImppTOTAL = Impp x NP

= 10,16 × 3 = 30,48 A String B ImppTOTAL = Impp x NP

= 10,16 x 1 = 10,16 A

Por último, deberán tenerse en cuenta los valores de tensión de máxima potencia que se alcanzarán en la instalación ya que estos variarán al igual que los valores de tensión de circuito abierto y corriente de cortocircuito según varíe la temperatura ambiente.

Para obtener el coeficiente de variación para la tensión de máxima potencia respecto a la temperatura, se utilizará la igualdad Vmpp = 0,76 x VOC ya que la

variación también lo cumplirá, por tanto:

ΔVmpp (T) = 0,76 x ΔVOC(T)

ΔVmpp (T) = 0,76 x (-0,323) = -0,245 %/K

Las tensiones que cada uno de los módulos solares alcanzarán en el punto de máxima potencia cuando se encuentren a la temperatura ambiente de 18ºC

54

(temperatura de célula fotovoltaica 21,13ºC) y de 38ºC (temperatura de célula fotovoltaica 67,25ºC) serán:

Vmpp (67,25ºC) = Vmpp (25ºC) + ΔT x ΔVmpp (T)

= 29,4 + (67,25 – 25) x (-0,245) = 19,1 V Vmpp (21,13ºC) = Vmpp (25ºC) + ΔT x ΔVmpp (T)

= 29,4+ (21,13 – 25) x (-0,245) = 30,34 V

Por tanto, el rango de tensiones del punto de máxima potencia que deberá ser soportado por el inversor será calculado multiplicando los valores de tensión de máxima potencia de cada módulo solar obtenidos para las diferentes condiciones por el número de paneles conectados en serie en cada uno de los ramales, obteniéndose así, la tensión máxima y mínima que proporcionará el generador fotovoltaico en condiciones de máxima potencia:

Vmpp (67,25ºC) = Vmpp (67,25ºC) x NS = 19,1 V x 20 paneles = 382 V Vmpp (21,13ºC) = Vmpp (21,13ºC) x NS = 30,34 V x 20 paneles = 604 V

Para la elección del inversor a instalar para la conversión de potencia continua a potencia alterna del generador solar fotovoltaico y posterior inyección a la red eléctrica, deberán considerarse los siguientes valores de interés, expuestos en la tabla #11.

Tabla # 11. Rangos de tensión y Corriente para la elección del inversor. Estación Tensión de máxima

potencia

Tensión de circuito abierto

Corriente de corto Circuito (por String) Invierno(18ºC) Vmpp(21,13ºC) = 604 V Voc(21,13ºC) = 613 V A: Isc(21,13ºC) = 24,69 A

B: Isc(21,13ºC) = 8,23 A Verano(36ºC) Vmpp(67,25ºC) = 382 V Voc(67,25ºC) = 315 V A: Isc(67,25ºC) = 30,48A

B: Isc(67,25ºC) = 10,16 A Atendiendo a estos valores de tensión y corriente, se ha elegido el inversor Sunny Tripower 17 000TL del fabricante SMA.

Para la elección de este inversor se ha tenido en cuenta lo siguiente:

 La máxima tensión de entrada en CD del inversor es de 1 000 V y la mínima para que arranque es de 188V, cumpliendo perfectamente con los requerimientos técnicos de la instalación solar.

55

 La corriente máxima de entrada al inversor por el String A es de 33A y por el String B es de 11A, que es superior a la corriente máxima proporcionada por los paneles solares.