28/11/2011 - Ciencia

Diseñan equipo para estudiar funcionamiento de módulos solares

Un equipo para determinar si los paneles solares están funcionando en forma correcta fue desarrollado por investigadores argentinos. Brindan detalles de su funcionamiento.

Agencia CyTA/UNNE. Por Juan Monzón Gramajo 

 Un equipo diseñado y construido por investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura (FACENA) de la Universidad Nacional del Nordeste (UNNE) permitirá estudiar módulos fotovoltaicos (paneles solares) para inferir si la instalación se encuentra trabajando correctamente.

Este dispositivo sumamente útil, que no contaba con un desarrollo en el país de este tipo y cuyo patentamiento está en trámite, es el resultado del trabajo del Grupo de Energías Renovables conformado por el magíster Arturo Busso; y los ingenieros Victor Toranzos; Andrés Firman; Daniel Cáceres y el doctor Luis Vera.

El equipo consta de una resistencia variable controlada que los autores denominan “carga híbrida” para realizar el barrido completo de corrientes y tensiones de módulos o arreglos fotovoltáicos y obtener de esa manera la curva de I-V (corriente versus tensión) del dispositivo. La obtención de esta curva es importante ya que mediante su análisis se puede determinar un circuito eléctrico equivalente del módulo estudiado, es decir un circuito que se comporta de modo similar al módulo o panel solar.

Al conocerse los valores de los componentes del circuito, quedarán en evidencia los parámetros que están “fuera de lugar” y que indicará un defecto en la generación de energía. Las deficiencias pueden tener una amplia gama de causas que van de las sombras parciales a fallas de construcción. 

Utilidad

En la Argentina encontramos instalaciones fotovoltaicas del tipo autónomas, esto es, usuarios alejados de las redes de distribución de energía eléctrica. El programa nacional encargado de la tarea social de electrificación rural, a través de sistemas fotovoltaicos es el denominado PERMER, el cual, a nivel nacional, ha instalado alrededor de 6247 sistemas fotovoltaicos cuyas potencias varían de 100 a 1400Wp, de las que el 80% tiene una potencia instalada menor a los 400Wp.

La tarea periódica de verificar el comportamiento de las instalaciones implementadas por el programa PERMER crea la necesidad de contar con un instrumento que tenga la capacidad de obtener la curva característica I-V. Este instrumento debe variar en un determinado tiempo el punto de conexión eléctrica de los sistemas fotovoltaicos, de tal manera de realizar un barrido desde el estado de cortocircuito (Icc), hasta el de circuito abierto (Voc),  adquiriendo en el proceso pares de valores de corriente y tensión suficientes para el trazado de dicha curva.

Estas cargas variables se dividen en dos grupos básicos constructivos, cargas activas y cargas capacitivas, cada una con una particularidad específica. Para la adecuada representación deben obtenerse los datos de radiación solar y temperatura en el momento del ensayo.

Existen en el mercado internacional equipos con estas prestaciones capaces de adquirir o trazar la curva I-V de sistemas fotovoltaicos autónomos, visualizar la curva I-V, por medio de pantalla propia o con asistencia de una PC, pero ninguno de ellos es de fabricación nacional y su costo suele ser elevado.

Aporte científico-Tecnológico

Con este equipo es posible saber si la instalación fotovoltaica se encuentra trabajando correctamente. Una vez detectado el problema, en algunos casos este puede ser subsanado, pero como las instalaciones solares no constan de partes móviles y los módulos no pueden ser desarmados se procede con el reemplazo del módulo afectado en caso de ser necesario.

Por otra parte, a través de la información suministrada por la Curva (I-V) se puede determinar la potencia nominal del dispositivo, para lo cual es importante contar con un dispositivo de estas características.

Funcionamiento del Equipo

El corazón del equipo es una resistencia que varia de forma automática, desde resistencia cero (coto circuito) condición que no afecta de ninguna manera al generador solar llevarlo a esta condición, hasta el valor de resistencia infinito (circuito abierto).

A intervalos de resistencia de “carga” se toma un valor de V (tensión) y uno de  I (corriente). “De esta manera se obtienen pares de puntos que resultan en la curva I-V completa. También se adquieren datos de temperatura del módulo y de radiación solar incidente en el plano que se encuentra la instalación” explicó el ingeniero Andrés Firman.

El ensayo se hace a “cielo abierto” para que no existan variaciones del espectro solar. Por ese motivo el trazado de la curva se lo realiza en muy poco tiempo para asegurar que la radiación solar y la temperatura del módulo se mantengan constantes durante el estudio. “Actualmente el ensayo se realiza en 200 mili segundos (0,2 segundos) o menos. Esta celeridad facilita los cálculos posteriores”, expresó el ingeniero Firman.