Cálculo de la variación de la corriente suministrada por un panel solar con el tiempo

SPE 2020, Ejercicio 2[pic 1]

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA AERONÁUTICA Y DEL ESPACIO

MÁSTER UNIVERSITARIO DE SISTEMAS DEL TRANSPORTE AÉREO

EJERCICIO 2

Cálculo de la variación de la corriente suministrada por un panel solar con el tiempo

AUTOR: Francisco Ferrer García

ESPECIALIDAD: Sistemas Aeroespaciales de Tratamiento de la Información

ASIGNATURA: Sistemas de Potencia Eléctrica

CURSO ACADÉMICO: 2019-2020

Índice de Contenidos

Abstract        3

1. Introducción        3

2. Datos de partida        4

3. Cálculo de resultados        4

4. Conclusiones        13

Referencias        14

Índice de Figuras

Figura 1. Célula/panel solar del modelo de circuito equivalente 1-diodo/2-resistencias [9].        6

Figura 2. Curvas I-V y P-V de una célula solar RTC France Si [9].        6

Figura 3. Variación de la corriente con el tiempo, según el modelo de circuito equivalente, al conectar una resistencia de 5.6.        7[pic 2]

Figura 4. Variación de la corriente con el tiempo, según el modelo de circuito equivalente, al conectar una resistencia de 12.        8[pic 3]

Figura 5. Variación de la corriente con el tiempo, según el modelo de circuito equivalente, al conectar una resistencia de 15 Ω.        8

Figura 6. Variación de la corriente con el tiempo, según el modelo de circuito equivalente, al conectar una resistencia de 20 Ω.        9

Figura 7. Evolución de las curvas I-V en el modelo de circuito equivalente a medida que aumenta el ángulo de inclinación, e intersección con las resistencias conectadas.        9

Figura 8. Variación de la corriente con el tiempo, según el modelo de Das, Saetre et al. [13] conectando una resistencia de 5.6 Ω.        10

Figura 9. Variación de la corriente con el tiempo, según el modelo de Das, Saetre et al. [13] conectando una resistencia de  12 Ω.        11

Figura 10. Variación de la corriente con el tiempo, según el modelo de Das, Saetre et al. [13] conectando una resistencia de 15 Ω.        11

Figura 11. Variación de la corriente con el tiempo, según el modelo de Das, Saetre et al. [13] conectando una resistencia de 20 Ω.        12

Figura 12. Evolución de las curvas I-V en el modelo de Das, Saetre et al. [13] según se aumenta el ángulo de inclinación, e intersección con las resistencias conectadas.        12

Índice de Tablas

Tabla 1. Valor de los puntos característicos de la célula solar Azur Space 3G28C.        4

Tabla 2. Variación del valor de los puntos característicos según la temperatura de la célula solar Azur Space 3G28C.        4

Abstract

En el presente ejercicio, se calcula, a través del uso de la herramienta Matlab/Simulink, la variación con el tiempo de la corriente que suministra un panel solar dado, compuesto por un conjunto de células solares específicas. Describiendo el comportamiento del ángulo de inclinación de la radiación solar respecto de la normal del panel de estudio, además del intervalo de temperaturas de trabajo, junto con el del tiempo en el que se llevan a cabo las medidas de variación, se pretende obtener los cálculos de dos maneras diferentes. Por un lado, se hace uso de una expresión explícita y por otro a partir del modelo de circuito equivalente, para así, posteriormente, comparar los resultados de ambos métodos, a la vez que se compara el comportamiento del panel al ir conectando diferentes resistencias.

1. Introducción

La integración de las energías renovables ha ido llegando poco a poco a los ámbitos de los estudios académicos, la industria, el mundo de los negocios y los gobiernos. El uso de este tipo de energía se ha convertido en uno de los tópicos más buscados de las últimas décadas. Entre ellas, la energía fotovoltaica es uno de los más populares. Tanto es así, que se estima que para el año 2050, este tipo de energía se convertirá en la segunda mayor fuente de generación de energía, por detrás de la energía eólica [1].

En el desarrollo de la energía fotovoltaica, la construcción principal es la célula solar. Una célula solar está constituida por un diodo semiconductor, el cual se expone a la luz para generar corriente. Si se conecta la célula a un circuito externo, la corriente generada circula por dicho circuito. Sin embargo, una sola célula genera muy poca energía, alrededor de  en del caso de las de silicio cristalino. Por ello, en un mismo panel, se hacen combinaciones de células en disposiciones en serie y paralelo para así generar la cantidad de energía deseada [2]. [pic 4]

En el presente ejercicio, se realiza el análisis de la variación de la corriente generada por un panel solar, compuesto por 4 series de 10 células Azur Space 3G28C conectadas en paralelo, a lo largo del tiempo, utilizando para ello un modelo explicito y el modelo equivalente, además de comparar ambos resultados conectando el panel a una resistencia, la cual se va variando.