Embed Size (px)
Citation preview
GUIA DE TRABAJO: ANALIZADOR SOLAR, RADIACIÓN, FACTOR
DE FORMA. Los módulos fotovoltaicos se caracterizan por una curva tensión intensidad (V-I) que se caracteriza por los siguientes parámetros eléctricos: la tensión de pico (Vp), la intensidad de pico (Ip) y la potencia de pico Wp. • Intensidad de pico ó intensidad máxima (Ip): Es la intensidad que corresponde al punto de máxima potencia que genera el módulo fotovoltaico bajo una radiación de 1.000W/m2 a 25ºC. Como toda intensidad se mide en Amperios. • Tensión de pico ó tensión máxima (Vp): Es la tensión que corresponde al punto de máxima potencia que genera el módulo fotovoltaico bajo una radiación de 1.000W/m2 a 25ºC • Potencia pico (Wp): El producto de Ip y Vp se conoce como potencia pico (Wp), siendo ésta la máxima potencia que el panel suministra para una radiación de 1.000W/m2 a 25ºC. La mediremos en watios.
ACTIVIDAD
PRACTICA:
MEDICIÓN DE
VARIABLES
TÉCNICAS
Medición de Variables Técnicas
1
ACTIVIDAD PRÁCTICA
Guía de Trabajo: ANALIZADOR SOLAR, RADIACION Y FACTOR DE FORMA
Actividad práctica: Medición de Variables Técnicas
Finalidad
1. Analizar un módulo de los que se utilizan en una instalación básica para la obtención
de energía solar fotovoltaica.
Objetivos
1. Utilizar el analizador solar y medidor solar (solarímetro) con su correspondiente configuración para diferente toma de datos.
2. Verificar la variación de producción de los módulos solares, teniendo en cuenta el ángulo de incidencia de la luz solar.
3. Verificar el factor de forma de diferentes módulos con respecto a su posición. 4. Verificar las mediciones de variables técnicas (Isc, Voc, Ip, Vp) según condiciones
propuestas.
Marco teórico
Irradiación o radiación solar • Es la cantidad de energía solar que incide en una superficie unitaria en un tiempo determinado. Se mide en MJ/m², kWh/m² o Langleys. • 1 kWh/m² = 3,6 MJ/m² • 1 MJ/m2 = 24 Langleys (energía diaria) • Por lo general, para calcular la irradiación, se determina la irradiancia a diferentes horas del día y se integran los valores tomados, para obtener el valor de la irradiación.
Coeficiente de inclinación • Para aprovechar al máximo la radiación solar, necesitamos colocar los módulos perpendiculares a los rayos del sol. • Esto nos obliga, en función de la latitud donde se ubique la instalación y de la época del año en que nos encontremos, a colocar los paneles con una cierta inclinación con respecto a la horizontal.
Figura 1. Parámetros fundamentales de las células
Medición de Variables Técnicas
2
ACTIVIDAD PRÁCTICA
• Icc – Intensidad de cortocircuito. (Isc) Es la intensidad que circula por la célula, al cortocircuitarse sus bornes de salida (tensión cero). La podemos medir conectando un amperímetro, directamente, en su salida. • Vca – Tensión en circuito abierto. (Voc) Es la máxima tensión que nos entrega la célula, cuando no tiene conectada ninguna carga entre sus bornes (intensidad cero). Se mide conectando un voltímetro entre sus bornes (0,5 V aproximadamente). •Intensidad pico: (Ip) •Es la intensidad máxima que se obtiene para una radiación de 1.000 W/m2 y T = 25 ºC. Para obtener la Isc, se deberá medir la intensidad con un amperímetro conectado directamente a la salida del módulo, sin carga.
•Tensión pico: (Vp) •Es la tensión máxima que se obtiene para una radiación de 1.000 W/m2 y T = 25 ºC. Para obtener la Voc, se deberá medir la tensión con un voltímetro conectado directamente a la salida del módulo, sin carga. •Potencia pico: (Wp = Ip · Vp) •Es la potencia máxima generada por la célula para una radiación de 1.000 W/m2 y T = 25 ºC. • PMP. (Punto de potencia máxima): •Es aquel en el que conseguimos la máxima potencia de la célula para cualquier valor de radiación. •Cuando la radiación es de 1.000 W/m2, el PMP = Wp. •En el resto del día, I < Ip y V < Vp., el PMP = V · I , siendo los valores óptimos de trabajo del panel.
• Factor de Forma: (FF = Ip · Vp / Icc · Vca) • Es la relación entre el área de trabajo ideal de la célula, (rectángulo grande) y el área de trabajo real de la misma, (rectángulo pequeño). • Informa de la calidad del panel. FF < 1 (Valores típicos: de 0,70 a 0,85).
Figura 2. Curva característica Factor de Forma
• Eficiencia: (Wp / Wr). • Es la relación entre la potencia irradiada sobre la célula y la potencia producida.
Medición de Variables Técnicas
3
ACTIVIDAD PRÁCTICA
Materiales
1. Módulo didáctico de trabajo 2. Modulo fotovoltaico kyocera 135W 3. Modulo fotovoltaico kyocera 65W 4. Modulo fotovoltaico sun electronics 120w 5. Brújula 6. Inclinometro 7. Cables de conexión
Instrumentos de Medición
1. Multímetro digital extraíble (Fluke serie 233) 2. Solarimetro (Radiómetro Digital RD402 (2000W/m2) 3. Analizador Solar de Amprobe solar-500
Procedimiento
1. Hacer la configuración del analizador Solar Amprobe.
2. Realizar con el analizador solar la toma de datos de eficiencia y radiación en diferentes ángulos (0, 15, 45, 60, 90 utilizando el inclinometro) y en diferentes ubicaciones (norte y sur utilizando la brújula) de cada uno de los módulos propuestos en dos tipos de condiciones:
Condición Normal (Sin Sombra)
Condición Sombra Parcial
TABLA DE DATOS DE EFICIENCIA Y RADIACIÓN CON EL ANALIZADOR SOLAR
TIPO DE MODULO TIPO DE UBICACIÓN
CONDICIÓN VARIABLES ÁNGULOS
0 15 45 60 90
KYOCERA KC65ST 65Wp NORTE
NORMAL
eficiencia
radiación
SOMBRA eficiencia
radiación
SUR
NORMAL eficiencia
radiación
SOMBRA eficiencia
radiación
KYOCERA KD 135X-UPU 135Wp NORTE
NORMAL
eficiencia
radiación
SOMBRA eficiencia
radiación
SUR
NORMAL eficiencia
radiación
SOMBRA eficiencia
radiación
SUN ELECTRONICS SUN 120-120Wp NORTE
NORMAL
eficiencia
radiación
SOMBRA eficiencia
radiación
SUR
NORMAL eficiencia
radiación
SOMBRA eficiencia
radiación
Tabla 1. Tabla de Datos de Eficiencia y Radiacion.
Medición de Variables Técnicas
4
ACTIVIDAD PRÁCTICA
Cuál es el mejor ángulo de inclinación y posición ideal para instalar los módulos solares.
Cuál es el modulo según las mediciones el más eficiente.
3. Orientando el módulo hacia el Sol y utilizando el medidor de radiación (Solarimetro)
toma los datos de radiación en diferentes ángulos (0, 15, 45, 60, 90, utilizando el inclinometro) y en diferentes ubicaciones (norte y sur utilizando la brújula) de cada uno de los módulos propuestos en dos tipos de condiciones:
Condición Normal (Sin Sombra)
Condición Sombra Parcial
TABLA DE RADIACIÓN CON EL MEDIDOR DE RADIACION (PIRANOMETRO)
TIPO DE MODULO
TIPO DE UBICACIÓN
CONDICIÓN VARIABLES ÁNGULOS
0 15 45 60 90
KYOCERA KC65ST 65Wp
NORTE NORMAL radiación
SOMBRA radiación
SUR NORMAL radiación
SOMBRA radiación
KYOCERA KD 135X-UPU
135Wp
NORTE NORMAL radiación
SOMBRA radiación
SUR NORMAL radiación
SOMBRA radiación
SUN ELECTRONICS
SUN 120-120Wp
NORTE
NORMAL radiación
SOMBRA radiación
SUR NORMAL radiación
SOMBRA radiación
Tabla 2. Tabla de Datos con el Medidor de Radiación.
Compara los datos del analizador y el medidor de radiación y concluye cual
instrumento es más práctico y eficaz en sus mediciones.
4. Orientando el módulo hacia el sol y utilizando el multimetro fluke con su respectiva configuración y polaridad, realiza la toma de datos de Isc y Voc de cada uno de los
módulos propuestos en sus diferentes ángulos con dos tipos de condiciones. Pueden utilizar cualquier ubicación.
TABLA DE DATOS DE ISC Y VOC CON EL MULTIMETRO
TIPO DE MODULO
CONDICION MAGNITUD ANGULOS
0 15 45 60 90
KYOCERA KC65ST 65Wp
NORMAL ISC
VOC
SOMBRA ISC
VOC
KYOCERA KD 135X-UPU
135Wp
NORMAL ISC
VOC
SOMBRA ISC
VOC
SUN ELECTRONICS
SUN 120-120Wp
NORMAL ISC
VOC
SOMBRA ISC
VOC Tabla 3. Tabla de Datos de Isc Y Voc.
Medición de Variables Técnicas
5
ACTIVIDAD PRÁCTICA
Corresponde la Isc medidas con la indicada en el módulo? Justifica tu respuesta.
Corresponde la Voc medidas con la indicada en el módulo? Justifica tu respuesta.
5. Calcula la Wp, PMP y el factor de forma (FF) de cada uno de los módulos propuestos en sus diferentes ángulos con dos tipos de condiciones. Pueden utilizar cualquier ubicación. Rellena la siguiente tabla con los datos obtenidos.
TABLA DE POTENCIA PICO (Wp), PUNTO MAXIMO DE POTENCIA (PMP) Y FACTOR DE FORMA (FF)
TIPO DE MODULO
CONDICION MAGNITUD ANGULOS
0 15 45 60 90
KYOCERA KC65ST 65Wp
NORMAL
Wp
PMP
FF
SOMBRA
Wp
PMP
FF
KYOCERA KD 135X-UPU
135Wp
NORMAL
Wp
PMP
FF
SOMBRA
Wp
PMP
FF
SUN ELECTRONICS
SUN 120-120Wp
NORMAL
Wp
PMP
FF
SOMBRA
Wp
PMP
FF Tabla 4. Tabla dePotencia Pico.
Informe Cada estudiante presenta los resultados, datos, graficas, análisis y problemas Presentados durante la práctica.
Conclusiones
Cada estudiante presenta apreciaciones y análisis general del trabajo realizado.
Bibliografía
Enlaces que sirven como guía al estudiante.
http://www.fluke.com/fluke/coes/products/pinzas-amperimetricas.htm http://www.amprobe.com/Amprobe/usen/Environmental-Test/Solar-Meters-and-Analyzers-/SOLAR-500.htm?PID=73344
