MONITORIZACIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS: Caracterización de módulos a “Sol Real”. ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA INDUSTRIAL DE BÉJAR UNIVERSIDAD DE SALAMANCA José Torreblanca González. Javier Izard Gómezmez-Rodulfo. Rodulfo. Rubén Sancho Hernández. ÍNDICE Objetivo. Motivos del Proyecto. Desarrollo. Líneas de actuación futura. Conclusiones. Agradecimientos. OBJETIVO Monitorización de una instalación fotovoltaica de manera automática en condiciones reales de funcionamiento. Comunicar el ordenador con la instrumentación y sensores utilizados. Elaboración de programas mediante Labview para la monitorización y obtención de datos. Tratamiento y estudio de los mismos. MOTIVOS DEL PROYECTO ¿Por qué una monitorización en condiciones reales de funcionamiento? Parámetros eléctricos y de temperatura suministrados por el fabricante. STC (Condiciones estándar): 1000W/m2, T=25ºC, espectro de radiación con A.M.=1,5. TONC (Condiciones de funcionamiento nominal): 800W/m2, espectro de radiación con A.M.=1,5. Otros parámetros que informan sobre la influencia de la Tª en el módulo: Variación de la Icc con la Tª del módulo. Variación de la Vac con la Tª del módulo. Temperatura de la célula en TONC. ¡NORMALMENTE RALIZADOS EN LABORATORIO! ? ¿QUÉ OCURRE CUANDO EL MÓDULO SE ENCUENTRA EN CONDICIONES REALES DE FUNCIONAMIENTO? DESARROLLO Descripción de la instalación para caracterizar los módulos Módulo Carga electrónica Sensores de Tª Placa de conexiones Tarjeta adq. datos Piranómetro PC Material utilizado 5 módulos fotovoltaicos GS 55. Carga electrónica BK PRECISION 8500. Material utilizado Tarjeta de adquisición de datos NI PCI-6024 E. Piranómetro Kipp & Zonen SP Lite. Sensor de temperatura NS LM-35 CZ. Software utilizado: Labview El software utilizado para la elaboración de los programas es el Labview 6.i, que tiene las siguientes características: Lenguaje visual llamado G. Herramienta gráfica de test, control y diseño. Adquisición de datos. Control de instrumentos. Automatización industrial. Grandes posibilidades de conexión. Gran versatilidad y dinamismo. La programación se realiza en dos pantallas. Software utilizado: Labview Interface con el usuario. Software utilizado: Labview Interface de programación. PROCEDIMIENTO DE MEDIDA Proceso de toma de datos para la elaboración de las curvas características. Inicio Dos Módulos en paralelo Sombreandose caracteristica I/V 24-09-2007 3 Obtención de la Voc e Icc. Toma de temperaturas. Gráficas y Toma deguardar irradiancias. datos 3,5 3 2,5 50 2 40 1,5 1 30 1,5 0,5 20 1 0 10 2 0,5 0 5 10 0 15 20 0 tensión (V) 0 5 10 TENSIÓN (V) 15 20 POTENCIA (W) Modo CC la carga. Identificaci ón de 4 intensidad (A) Abrir puerto serie. 2,5 4,5 INTENSIDAD (A) Crear directorio. 60 5 Modo VC I/V 14:02 I/V 13:58 I/V 13:50 I/V I/V 13:46 P/V 14:02 P/V 13:58 P/V 13:50 P/V 13:46 25 RESULTADOS Evolución diaria: día con nubes 1000 500 0 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 Icc (A) 4 2 Pmp (W) 0 07:00 Tpl, Text (ºC) H (W/m 2) Placa Gamesa 55. Fecha 26/05/2007 Tpl-Text (ºC) 50 0 07:00 50 0 07:00 30 20 10 0 07:00 RESULTADOS Evolución diaria: baja irradiancia 1000 500 0 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 Icc (A) 4 2 Pmp (W) 0 07:00 Tpl, Text (ºC) H (W/m 2) Placa Gamesa 50. Fecha 14/06/2007 Tpl-Text (ºC) 50 0 07:00 40 20 0 07:00 30 20 10 0 07:00 RESULTADOS Evolución diaria: alta irradiancia 1000 500 0 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 Icc (A) 4 2 Pmp (W) 0 07:00 Tpl, Text (ºC) H (W/m 2) Placa Gamesa 55. Fecha 12/06/2007 Tpl-Text (ºC) 50 0 07:00 50 0 07:00 30 20 10 0 07:00 RESULTADOS Evolución diaria: parámetros característicos Placa Gamesa 55. Fecha 12/06/2007 3 40 35 2.5 30 Pmp (W) Icc (A) 2 1.5 1 25 20 15 10 0.5 0 5 0 200 400 600 800 1000 0 1200 0 200 2 400 600 800 1000 1200 2 H (W/m ) Hmp (W/m ) 25 20 18 20 16 14 15 Voc (V) Tp-Text (ºC) 10 12 10 8 5 6 0 0 200 400 600 800 2 H (W/m ) 1000 1200 4 10 20 30 40 Tp (ºC) 50 60 RESULTADOS Intensidad de c.c / irradiancia: INTENSIDAD DE C.C./IRRADIANCIA (EVOLUCIÓN DIARIA) 4 INTENSIDAD DEC.C (A) 3,5 y = 0,0034x - 4E-15 R2 = 1 3 2,5 Intensidad de c.c/ Irradiancia Intensidad de c.c/ Irradiancia (Teórico) 2 Lineal (Intensidad de c.c/ Irradiancia (Teórico)) 1,5 Lineal (Intensidad de c.c/ Irradiancia) 1 y = 0,0034x - 0,3725 R2 = 0,9843 0,5 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 IRRADIANCIA (W/m2) 900 1000 1100 RESULTADOS Tensión de c.a./Tª placa: TENSIÓN CIRCUITO ABIERTO / TEMPERATURA DE PLACA (G=900W/m2) 20,5 20,0 19,5 TENSIÓN(V) tensión ca-Tª placa(900W/m2) 19,0 Lineal (tensión ca-Tª placa(900W/m2)) y = -0,0653x + 21,848 2 R = 0,9409 18,5 18,0 17,5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 TEMPERATURA PLACA(ºC) 50 55 60 65 70 RESULTADOS Tensión de c.a./Tª placa: TENSIÓN DE CIRCUITO ABIERTO / TEMPERATURA DE PLACA (G=400W/m2) 20,2 20,0 19,8 T E N S IÓ N (V ) 19,6 19,4 TENSIÓN-Tª(G=400W/m2) 19,2 Lineal (TENSIÓN-Tª(G=400W/m 2)) 19,0 y = -0,0631x + 21,33 2 R = 0,8653 18,8 18,6 18,4 0 10 20 30 40 TEMPERATURA DE PLACA(ºC) 50 RESULTADOS Potencia/Tª placa: POTENCIA / TEMPERATURA PLACA DIFERENTES IRRADIANCIAS potencia max-temperatura(G=900W/m2) 40 potencia max-temperatura(G=800W/m2) y = -0,0051x2 + 0,3831x + 26,816 R 2 = 0,5602 35 potencia max-temperatura(G=420W/m2) potencia max-temperatura(G=250W/m2) 30 P O TE N C IA (W ) 25 y = -0,0057x + 0,3742x + 24,602 R2 = 0,3812 20 15 10 Polinómica (potencia maxtemperatura(G=800W/m2)) 2 Polinómica (potencia maxtemperatura(G=900W/m2)) Polinómica (potencia maxtemperatura(G=420W/m2)) y = 0,0596x2 - 3,9794x + 77,56 R2 = 0,3164 Polinómica (potencia maxtemperatura(G=420W/m2)) Polinómica (potencia maxtemperatura(G=250W/m2)) 5 y = 0,0161x2 - 0,6861x + 11,767 R2 = 0,2602 0 15 20 25 30 35 40 45 TEMPERATURA (ºC) 50 55 60 65 CONCLUSIONES Con el programa realizado con LABVIEW se pueden obtener una gran variedad de datos. Es necesaria una previsión a la hora de toma de los datos para luego tratarlos. Las medidas suministradas por el fabricante dicen poco sobre la potencia que realmente se obtiene. Se han de tener en cuenta a la hora del diseño y la instalación más factores de los que actualmente se tienen. MEJORAS Y LINEAS DE ACTUACIÓN FUTURA Monitorización de varios modelos de módulos fotovoltaicos con diferentes tecnologías. Añadir a la adquisición de datos la toma de velocidad y la humedad relativa del aire. Añadir los datos de: salida y puesta del sol, altura solar, azimut solar y aire masa en cada medida realizada. Realizar la comunicación por TCP/IP para poder visualizar los datos a través de internet. Realizar sistemas de monitorización basados en dataloggers. Realizar el estudio comparativo con un módulo con seguimiento solar. Colaboración con empresas y particulares. AGRADECIMIENTOS Al comité organizador A la Fundación “Memoria Samuel Solórzano Barruso” A la empresa GAMESA SOLAR. MONITORIZACIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS: Aplicación en condiciones de “Sol Real”. ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA INDUSTRIAL DE BÉJAR UNIVERSIDAD DE SALAMANCA José Torreblanca González. Javier Izard Gómezmez-Rodulfo. Rodulfo. Rubén Sancho Hernández.