MEMORIA DE PRÁCTICAS

Instalaciones de Energía Solar Fotovoltaica

Componentes del grupo: 3º ELECTRÓNICA

Oscar Jaén Chaffer

Jorge Fenollosa Laguarda

1

PRACTICA 1La práctica 1 corresponde a la visita guiada que realizamos los alumnos de la asignatura de energía solar fotovoltaica a la estación solar que tiene la Universidad Politécnica de Valencia y en especial nuestra escuela, la Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño.

Los alumnos subimos al cuarto piso del ala Norte junto a nuestro profesor Juan Ángel Saiz, quien antes de salir al exterior para visualizar la instalación, nos dio una breve introducción acerca de la Energía Solar Fotovoltaica en la Universidad y nos comento diferentes experiencias a lo largo de su larga trayectoria en el sector así como algunos de los proyectos realizados dentro y fuera de la misma.

Una vez en el exterior pudimos observar perfectamente el primer conjunto de placas o módulos fotovoltaicos.

Imagen 1. Instalación solar de la ETSI.D

A primera vista pudimos observa que las placas se instalaron formando un ángulo de 60º con respecto la horizontal.

Después de una explicación acerca de la instalación en cuestión, nos lanzó una pregunta: “¿Qué fallo podéis ver en esta instalación?”

2

Una vez observada la colocación de las placas pudimos apreciar un fallo bastante significativo en la instalación.

3

Imagen 2. Instalación de policristalino ETSID

Inmediatamente observamos que una zona de las placas se encontraba en sombra, fallo importantísimo en la instalación, ya que al estar en ausencia de radiación ese módulo no está produciendo por lo que está perdiendo horas efectivas de sol. Por lo que la conclusión que sacamos el día de la practica 1 es que lo más importante en una instalación de energía solar fotovoltaica es realizar extremadamente bien los cálculos de colocación de las placas para no obtener ningún lugar con sombra que reduzca el rendimiento de la instalación.

A modo de solución, hubiera bastado con elevar ligeramente los anclajes de las placas, evitando así ese pequeño espacio de sombra que tanto afecta al rendimiento.

Imagen 3. Anclajes de los paneles fotovoltaicos.

En la zona menos visible de las placas, es decir, la parte donde se unen los anclajes a las placas pudimos destacar la colocación de un sensor o medidor de temperatura para las placas. Gracias a este, se puede llevar un control conjunto de la elevada temperatura que alcanzan y conocer el rendimiento de las placas en función de la temperatura a la que se encuentren.

4

Imagen 4. Sensor de temperatura adherido a las placas.

Una vez observada y entendida la colocación y el funcionamiento de la instalación, pasamos al espacio reservado para el control y la monitorización de datos de la instalación. Allí pudimos observar el funcionamiento de los diferentes elementos, exceptuando las placas, que intervienen en el proceso.

Imagen 5. Caseta de control de la instalación.

Nada más entrar, llama la atención, la colocación de los 4 inversores TAURO con sus respectivos fusibles para evitar picos de corriente o sobretensiones. Para alumnos con reducido conocimiento en el sector, fue llamativa la dimensión de los aparatos necesarios para el funcionamiento de la instalación.

Cabe destacar que estos fusibles (identificados por una flecha roja en la imagen 6) se colocan por precaución legal, esto quiere decir que en caso de que se produzca un accidente improbable, la responsabilidad legal no recaería en el dueño de la instalación. De todas formas, es bastante improbable que se dé una sobretensión en la instalación ya que por este circuito únicamente circula la corriente pico de las placas, la cual no supera los 10A, por placa y línea conectada en serie con el resto.

5

Imagen 6. Inversores TAURO.

También observamos otros 2 inversores tecnológicamente más modernos y por lo tanto más eficientes. Estos fueron colocados posteriormente a los primeros debido a la avería de alguno de ellos.

Imagen 7. Inversores Solarmax y INGECON SUN

Una vez explicado el funcionamiento de los inversores, sus fusibles y la función que realizarían en la instalación, el profesor nos abrió un armario para que pudiéramos observar el conexionado de la instalación.

6

Imagen 8. Conexionado de la instalación.

Cabe resaltar que se instaló un seguimiento de las placas para llevar el control de su producción. Este es posible visualizarlo en tiempo real mediante la colocación de unos displays, para así poder llevar un estudio del comportamiento de las placas. Estos displays únicamente se instalaron para dar una función meramente informativa.

Como se puede observar en la imagen 9, la mayoría de los displays se encuentran inoperativos.

Imagen 9. Displays de la instalación

Por otra parte vimos el contador que es capaz de reflejar la cantidad de energía que la instalación proporciona a la red.

7

Imagen 10. Contador

Al concluir con la visita a la primera instalación y a su funcionamiento interno, volvimos al exterior para continuar con la explicación de otro tipo de instalación, pero esta vez formada por paneles fotovoltaicos compuestos por cristal amorfo, al contrario que el policristalino anterior.

Imagen 11. Instalacion con cristal amorfo

Por último pudimos observar el inversor de esta instalación, ubicado en el exterior.

8

Imagen 12. Inversor de instalacion con cristal amorfo.

Una vez finalizada la visita a las diferentes instalaciones de energia solar fotovoltaica, pudimos obtener varias conclusiones, las más relevantes son las siguientes:

1. La importancia del estudio previo a la colocacion de la instalación.2. La transcendencia de la colocación de los fusibles por motivos de prevención.

PRACTICA 2

9

La segunda sesión de prácticas sí que se realizó ya en el laboratorio. En el laboratorio, dotado de diferentes placas de reducido tamaño, se nos propuso una primera toma de contacto con la energía solar fotovoltaica. De esta manera, debíamos realizar el estudio con respecto a la incidencia, en este caso, de una lámpara colocada perfectamente orientada hacia la placa de ahí medir los diferentes valores de intensidad y voltaje que nos dan con diferentes valores de resistencia utilizados.

A continuación se colocaran las tablas de valores obtenidos en la medición y las graficas de la curva V-I (voltaje – intensidad) con su asidua de V-I-P (voltaje-intensidad-potencia)

PRACTICA 3

10

La práctica 3 también se realizó en el laboratorio pero esta vez, el estudio consistía en estudiar los efectos del ángulo de incidencia de la radiación del foco con respecto a la placa. Para ello debíamos obtener diferentes valores de tensión e intensidad para diferentes posiciones de inclinación de las placas.

A continuación se adjuntan las diferentes tablas y graficas de la curva Tension- Corriente (V-I) obtenidas en clase.

Figura 1-2. Tabla con la primera inclinación y su respectivo grafico.

El gráfico 2 muestra la relación entre la curva tensión-corriente (línea azul) y la curva de potencia (línea roja) con los datos obtenidos en el laboratorio. Los aspectos más relevantes del gráfico son el punto de máxima potencia (0.696 W), la valor de la corriente en cortocircuito (0.559 A) y el valor de la tensión en circuito abierto (2.01 V).

0 0.5 1 1.5 20

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

Curva de potencia (Incl. 2)

V (V)

I (A) P(W)

11

Inclinación 1

R(Ω) I(A) V(V) P (W)

500 0,006 2,01 0,012250 0,008 2,00 0,016

100 0,022 1,98 0,044

50 0,040 1,96 0,078

20 0,094 1,95 0,183

10 0,185 1,80 0,333

9 0,203 1,79 0,363

8 0,225 1,76 0,396

7 0,253 1,74 0,440

6 0,286 1,70 0,486

5 0,334 1,65 0,551

4 0,391 1,59 0,622

3 0,464 1,50 0,696

2 0,538 1,20 0,646

1 0,548 0,71 0,3890 0,559 0,00 0,000Inclinación 2

R(Ω) I(A) V(V) P (W)500 0,005 1,91 0,010250 0,01 1,91 0,019100 0,021 1,9 0,04050 0,04 1,88 0,07520 0,093 1,84 0,17110 0,178 1,76 0,3139 0,196 1,74 0,3418 0,22 1,72 0,3787 0,247 1,7 0,4206 0,282 1,67 0,4715 0,327 1,62 0,5304 0,384 1,56 0,5993 0,461 1,47 0,6782 0,561 1,25 0,7011 0,588 0,76 0,4470 0,602 0 0,000

Figura 2-3. Tabla con la segunda inclinación y su respectivo grafico.

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

Curva P - V - I (Incl. 3)

V (V)

I (A) P (W)

Figura 3-4. Tabla con la tercera inclinación y su respectivo grafico.

12

Inclinación 3

R(Ω) I(A) V(V) P (W)500 0,005 1,88 0,009250 0,008 1,88 0,015100 0,02 1,87 0,03750 0,035 1,85 0,06520 0,092 1,81 0,16710 0,175 1,74 0,3059 0,196 1,72 0,3378 0,217 1,70 0,3697 0,244 1,68 0,4106 0,278 1,64 0,4565 0,322 1,60 0,5154 0,378 1,54 0,5823 0,455 1,45 0,6602 0,563 1,24 0,6981 0,598 0,78 0,4660 0,602 0,00 0,000

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

Curva P - V - I (Incl. 4)

V (V)

I (A)P(W)

Figura 4-5. Tabla con la cuarta inclinación y su respectivo grafico.

13

Inclinación 4

R(Ω) I(A) V(V) P (W)500 0,005 1,84 0,009250 0,005 1,84 0,009100 0,02 1,83 0,03750 0,038 1,82 0,06920 0,09 1,77 0,15910 0,171 1,70 0,2919 0,191 1,68 0,3218 0,212 1,67 0,3547 0,237 1,64 0,3896 0,27 1,61 0,4355 0,312 1,56 0,4874 0,365 1,50 0,5483 0,438 1,39 0,6092 0,531 1,15 0,6111 0,565 0,74 0,4180 0,589 0,00 0,000

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

Curva P - V - I (Incl. 4)

V (V)

I (A)P(W)

Figura 6-7. Tabla con la quinta inclinación y su respectivo grafico

14

Inclinación 5

R(Ω) I(A) V(V) P (W)

500 0,004 1,81 0,007250 0,006 1,80 0,011

100 0,019 1,79 0,034

50 0,038 1,78 0,068

20 0,087 1,73 0,151

10 0,165 1,65 0,272

9 0,183 1,63 0,298

8 0,202 1,60 0,323

7 0,226 1,57 0,355

6 0,255 1,53 0,390

5 0,292 1,47 0,429

4 0,335 1,38 0,462

3 0,379 1,20 0,455

2 0,393 0,85 0,334

1 0,401 0,50 0,201

0 0,419 0,00 0,000

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00

-0.05

-4.16333634234434E-17

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

Curva P - V - I (Incl. 6)

V (V)

I (A) P(W)

15

Inclinación 6

R(Ω) I(A) V(V) P (W)

500 0,004 1,75 0,007250 0,007 1,74 0,012

100 0,016 1,73 0,028

50 0,033 1,71 0,056

20 0,082 1,65 0,135

10 0,152 1,53 0,233

9 0,169 1,50 0,254

8 0,189 1,46 0,276

7 0,201 1,40 0,281

6 0,213 1,31 0,279

5 0,233 1,15 0,268

4 0,239 0,96 0,229

3 0,24 0,75 0,180

2 0,243 0,56 0,136

1 0,246 0,25 0,062

0 0,249 0,00 0,000

Figura 8-9. Tabla con la sexta inclinación y su respectivo grafico

Como conclusión, se puede observar una disminución del voltaje conforme la inclinación de la placa es menor, de la más cercana a la más alejada, ya que observando los datos numéricos, el voltaje con la primera inclinación máximo es de 2.01 V y finalmente el de la sexta inclinación se ha reducido a 1.75 V, dando a conocer la importancia de una buena inclinación para obtener un rendimiento óptimo.

PRACTICA 4La práctica 4 se realizó en la misma sesión de prácticas que la práctica 3 ya que ambas prácticas eran similares en cuanto a procedimiento. Consistía en observar la influencia de colocar la placa solar en tres posiciones diferentes, pero con la

misma inclinación, es decir, colocando la placa a 10 cm. del foco, a 15 cm. y a 20cm.

A continuación se colocaran las tablas y gráficas pertenecientes a este estudio de la curva V-I.

Figura 10. Tabla con la primera posición y su respectivo grafico.

16

1.- Posición inicial (desde 1er azulejo = 10 cm.)

R(Ω) I(A) V(V) P (W)

500 0,004 1,89 0,00756

250 0,006 1,88 0,01128

100 0,019 1,87 0,03553

50 0,037 1,86 0,06882

20 0,091 1,81 0,16471

10 0,175 1,74 0,3045

9 0,193 1,73 0,33389

8 0,214 1,71 0,36594

7 0,24 1,68 0,4032

6 0,273 1,65 0,45045

5 0,317 1,61 0,51037

4 0,37 1,55 0,5735

3 0,445 1,45 0,64525

2 0,56 1,24 0,6944

1 0,607 0,8 0,4856

0 0,703 0 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Curva de potencia (15 cm.)

V (V)

I (A) P (W)

Figura 11. Tabla con la segunda posición y su respectivo grafico.

17

2.- Posición 2 (aprox. 15 cm.)

R(Ω)

I(A) V(V)

P (W)

500 0,005 1,99 0,00995250 0,008 1,99 0,01592100 0,021 1,94 0,0407450 0,032 1,85 0,059220 0,078 1,77 0,1380610 0,139 1,72 0,239089 0,182 1,69 0,307588 0,201 1,67 0,335677 0,23 1,63 0,37496 0,258 1,6 0,41285 0,301 1,55 0,466554 0,412 1,48 0,609763 0,426 1,43 0,609182 0,5 1,13 0,5651 0,54 0,7 0,3780 0,58 0 0

3.- Posición 3 (aprox. 20 cm.)

R(Ω) I(A) V(V) P (W)500 0,004 2,01 0,00804250 0,007 2,01 0,01407100 0,011 1,98 0,0217850 0,034 1,98 0,0673220 0,065 1,97 0,1280510 0,095 1,89 0,179559 0,18 1,77 0,31868 0,219 1,73 0,378877 0,244 1,69 0,412366 0,271 1,61 0,436315 0,296 1,47 0,435124 0,325 1,29 0,419253 0,346 1,04 0,359842 0,365 0,74 0,27011 0,383 0,4 0,15320 0,397 0 0

0 0.5 1 1.5 20

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

Curva de potencia (20 cm.)

V (V)

I (A)P(W)

Figura 2.. Tabla con la tercera posición y su respectivo grafico.

La conclusión de esta práctica deriva en que a medida que la placa se aleja del foco de luz, la corriente disminuye. Por el contrario la tensión parece ser que no se ve influida por la distancia de las placas con respecto al foco.

PRACTICA 5En esta práctica el nivel de dificultad aumentó, ya que en este caso, tuvimos que realizar tres estudios.

El primero fue el de colocar 4 de las placas en serie para comprobar la variación de intensidad y voltaje que se producían. Más tarde se tuvo que colocar dos placas en serie, en paralelo junto con otras dos placas en serie. Y por último se realizó el estudio con las 4 placas conectadas en paralelo.

A continuación se adjuntan las tablas y graficas del estudio realizado.

18

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.000.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

Gráfica V-I-P ( 4 en serie)

V(V)

I ( A) P(W)

Figura 1. Tabla con las 4 placas en serie y su respectivo grafico.

19

1. Conexión de las 4 placas en serie.

R(Ω) I(A) V(V) P (W)

5000,00 0,00

7,22 0,00

2500,00 0,00

7,22 0,00

1000,00 0,00

7,21 0,00

500,00 0,01

7,19 0,06

250,00 0,02

7,16 0,16

125,00 0,05

7,10 0,37

100,00 0,07

7,07 0,47

50,00 0,13

6,91 0,93

25,00 0,26

6,48 1,66

20,00 0,31

6,30 1,97

15,00 0,39

5,93 2,33

10,00 0,47

4,77 2,25

9,00 0,48

4,30 2,05

8,00 0,48

3,86 1,85

7,00 0,48

3,40 1,64

6,00 0,48

2,93 1,42

5,00 0,49

2,46 1,20

4,00 0,49

1,98 0,96

3,00 0,49

1,50 0,73

2,00 0,49

1,02 0,50

1,00 0,50

0,50 0,25

0,50 0,50

0,30 0,15

0,00 0,50

0,00 0,00

2.- 2 placas en serie y dos en serie

R(Ω) I(A) V(V) P (W)5000,00 0,00 3,96 0,002500,00 0,00 3,95 0,001000,00 0,00 3,95 0,00500,00 0,00 3,93 0,01250,00 0,01 3,92 0,04125,00 0,03 3,90 0,10100,00 0,03 3,84 0,1350,00 0,07 3,82 0,2825,00 0,15 3,77 0,5520,00 0,18 3,73 0,6815,00 0,24 3,69 0,8910,00 0,36 3,59 1,279,00 0,39 3,55 1,408,00 0,44 3,51 1,537,00 0,49 3,45 1,686,00 0,56 3,37 1,885,00 0,60 3,33 1,984,00 0,75 3,07 2,313,00 0,87 2,72 2,382,00 0,96 2,04 1,951,00 1,01 1,14 1,150,50 1,03 0,66 0,680,00 1,03 0,00 0,00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.500.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

Gráfica V-I-P ( 2 y 2 en serie)

V (V)

I ( A ) P ( W)

Figura 2. Tabla con dos placas en serie mas dos placas en serie y su respectivo grafico

20

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.500.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

Gráfica V-I-P (4 en paralelo)

V (V)

I (A) P (W)

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3.- 4 placas en paralelo

R(Ω) I(A) V(V) P (W)5000,00 0,00 1,95 0,002500,00 0,00 1,95 0,001000,00 0,00 1,94 0,00500,00 0,00 1,93 0,00250,00 0,01 1,91 0,01125,00 0,01 1,91 0,02100,00 0,02 1,90 0,0350,00 0,04 1,90 0,0725,00 0,07 1,88 0,1420,00 0,09 1,88 0,1715,00 0,12 1,87 0,2310,00 0,18 1,85 0,349,00 0,20 1,84 0,378,00 0,23 1,83 0,427,00 0,26 1,82 0,476,00 0,30 1,80 0,545,00 0,35 1,79 0,634,00 0,44 1,76 0,773,00 0,57 1,72 0,982,00 0,80 1,65 1,311,00 1,29 1,45 1,870,50 1,73 1,18 2,040,00 1,81 0,00 0,00

Figura 3.Tabla las 4 placas en paralelo y su respectivo grafico

Como conclusión se puede decir que influye bastante la colocación de las placas, ya que si colocamos las placas en serie, obtenemos un mayor voltaje que alcanza el valor de 7.22 V y no 8 V ya que por el más que probable desgaste de los cables y los elementos eléctricos pueden existir perdidas de tensión.

Colocando las 4 placas en paralelo conseguimos el máximo voltaje como si de una placa sola se tratara, siendo este valor de 1.95 V.

Se puede observar también que se producen más perdidas con las 4 placas en serie que con las 4 placas en paralelo.

PRACTICA 6

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