Un trabajo realizado entre investigadores de la Universidad Nacional del Nordeste, Brasil y España propuso un nuevo método para la extracción de parámetros eléctricos de dispositivos fotovoltaicos para implementar en sistemas electrónicos con baja capacidad computacional. El método es capaz de estimar con precisión el comportamiento alrededor del punto de máxima potencia, una variable clave en el funcionamiento de los sistemas fotovoltaicos.
En los últimos años se registró un creciente interés mundial en la tecnología fotovoltaica, alentado por la mayor disponibilidad de equipamientos y costos decrecientes.
Para el monitoreo del rendimiento de los sistemas fotovoltaicos, existen distintos equipos o dispositivos, como los trazadores de curvas de corriente-voltaje (I-V), que logran obtener los principales indicadores de funcionamiento.
Pero en el caso de dispositivos electrónicos de bajo costo, los mismos no son capaces de realizar la extracción de parámetros necesaria para obtener el modelo eléctrico equivalente de un dispositivo fotovoltaico (panel solar), o son muy inusuales.
Esta limitación se debe a la alta carga computacional asociada con tales extracciones, lo que conlleva a la necesidad de analizar los datos en un computador.
En ese contexto, un equipo de investigadores, con participación de la UNNE, consideró viable proponer un nuevo método de extracción de parámetros, que pueda ser implementado en dispositivos con bajos recursos computacionales, sin comprometer la precisión en el proceso.
“Este trabajo propone una nueva ecuación para el modelo equivalente eléctrico de un panel solar de cinco parámetros, que opera en función de los principales parámetros representativos de su curva característica I-V”, se destaca como conclusión del proyecto, cuyos resultados fueron difundidos en la Revista internacional “Energies”.
Se menciona además que el modelo equivalente eléctrico ajustado del panel solar permite la traslación de las condiciones de operación a otras, como en especial a las condiciones de prueba estándar dentro del mismo dispositivo electrónico, determinando correctamente el punto de máxima potencia.
El trabajo contó con la participación de los investigadores Andrés Firman, Manuel Cáceres, Luis Vera y Alexis González Mayans, del Grupo de Energías Renovables (GER) de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura de la UNNE, César Prieb, del Laboratorio de Energía Solar (LABSOL) de la Universidad Federal de Rio Grande Do Sul, y Juan de la Casa Higueras, del Grupo de Investigación en Energía Solar IDEA, de la Universidad de Jaén, España.
Los autores del estudio tienen experiencia previa en el diseño y desarrollo de trazadores I – V de bajo costo con fines educativos, que están funcionando con éxito en múltiples laboratorios de investigación.
En ese sentido, este nuevo trabajo contribuye a mejorar la funcionalidad de esos sistemas agregando capacidades de extracción y traslación hacia condiciones ambientales distintas dentro del mismo circuito.
“El estudio apunta a simplificar el proceso de determinación de parámetros eléctricos, en especial del punto de máxima potencia que es una variable clave para el análisis del rendimiento general de los sistemas fotovoltaicos” destacó el Dr. Andrés Firman, investigador principal del estudio e integrante del GER-UNNE.
Destaca que la simplicidad del método propuesto permite su incorporación en dispositivos de bajo costo, o hardware embebido, sin necesidad de un ordenador personal.
Detalles del trabajo
En cuanto a los detalles del desarrollo, el Dr. Firman comentó que se obtuvo una ecuación modelo para el circuito equivalente de cinco parámetros, donde tres de los cuales se pueden determinar casi directamente a partir de un análisis sencillo de los ensayos, y los restantes parámetros se obtienen por un proceso iterativo.
La ecuación presentada puede ser conveniente para fines de simulación en varias plataformas computacionales. Es fácil de interpretar, modificar y adaptar a diferentes condiciones de operación, brindando flexibilidad, versatilidad y usabilidad en diferentes escenarios.
Para probar la metodología propuesta se hicieron ensayos en un simulador solar del Laboratorio de Energía Solar de la Universidad Federal de Rio Grande Do Sul, dentro de una cámara que simula la exposición al sol con temperatura controlada (1000 W/m2 y temperatura de celda de 25.0 °C), equipado con un sistema electrónico de carga y adquisición de datos.
Se evaluaron siete módulos fotovoltaicos de diferentes tecnologías, como módulos monocristalino, policristalino, cobre-indio-selenuro, cobre-indio-galio-selenuro, cadmio-telururo, silicio amorfo y heterounión con una capa delgada intrínseca.
Además, se compararon los resultados de la metodología propuesta con el llamado método de «región de confianza», que implica una alta carga computacional, no encontrándose un margen de error significativo en el entorno del punto de máxima potencia de cada dispositivo ensayado.
Los resultados confirmaron la viabilidad del modelo propuesto, con alto grado de fiabilidad.
El Dr. Firman explicó que la literatura existente ofrece distintos modelos y métodos para realizar la extracción de parámetros fotovoltaicos, pero en muchos casos, son modelos complejos, o no están exactamente orientados al punto de máxima potencia. Algunos modelos incluso intentan mejorar sus características incorporando más variables a determinarse, pero a expensas de una mayor carga computacional.
Por ello, señaló, el modelo ajustado entre investigadores de la UNNE, Brasil y España, representa efectivamente el comportamiento de los módulos fotovoltaicos y puede ser fácilmente adaptable a sistemas electrónicos integrados.
