Módulos fotovoltaicos serie-paralelo reconfigurables con alta tolerancia al sombreado

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Fuente: https://www.pv-magazine.com

Los investigadores de TU Deflt hicieron un primer intento de validar módulos solares reconfigurables utilizando prototipos en pruebas al aire libre. Los paneles constan de dos o más bloques de células solares que están conectadas a una matriz de conmutación y, según se informa, logran un rendimiento energético un 10,2% mayor que los módulos convencionales resistentes a la sombra en condiciones de sombra parcial.

Imagen: TU Delft, comunicaciones sobre la naturaleza, licencia Creative Commons CC BY 4.0

Un grupo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft) de los Países Bajos ha desarrollado un nuevo diseño para módulos fotovoltaicos reconfigurables que, según se informa, pueden proporcionar un rendimiento energético un 10% mayor que los paneles fotovoltaicos convencionales resistentes a la sombra con interconexiones fijas y seis diodos de derivación en Escenarios de sombreado parcial.

«Normalmente, un módulo fotovoltaico reconfigurable consta de dos o más bloques de células solares que están conectadas a una matriz de conmutación», explicaron los científicos. «La matriz de conmutación puede modificar dinámicamente las interconexiones eléctricas entre los bloques según las condiciones de iluminación y maximizar la potencia de salida del módulo».

En el estudio » Rendimiento eléctrico de un módulo fotovoltaico en serie-paralelo totalmente reconfigurable «, publicado en Nature Communications , el grupo de investigación dijo que su trabajo representa el primer intento de validar módulos reconfigurables utilizando prototipos instalados en condiciones de funcionamiento realistas.

Los académicos implementaron una matriz de conmutación con MOSFET , que, según dijeron, permite que el módulo adopte 27 configuraciones eléctricas diferentes en serie-paralelo. Estos se clasifican como s1p6, s2p3, s3p2 y s6p1, donde el primer número indica cuántos bloques están conectados en serie formando una cadena y el segundo número indica cuántas cadenas de bloques conectados en serie están conectadas en paralelo.

Los científicos dijeron que podían identificar la mejor configuración del módulo considerando las condiciones de iluminación mediante un algoritmo de reconfiguración sincrónica, que mide la corriente de cortocircuito de los seis bloques de celdas.

“Cuando el módulo fotovoltaico está iluminado uniformemente, se elige la configuración s6p1 ya que entrega la corriente más baja y minimiza las pérdidas Joule”, explicaron. «Por otro lado, cuando el módulo fotovoltaico quede parcialmente sombreado, se elegirán configuraciones con bloques interconectados en paralelo para reducir las pérdidas por desajuste actual».

El equipo comparó el rendimiento de un prototipo de panel reconfigurable con el de un panel de referencia con interconexiones fijas durante cuatro meses bajo diferentes condiciones de sombra. «Se utilizaron barras de diferentes longitudes para dar sombra y quitar sombra progresivamente a los bloques durante el amanecer y el atardecer», dijo.

La configuración experimentalImagen: TU Delft, comunicaciones sobre la naturaleza, licencia Creative Commons CC BY 4.0

Las pruebas mostraron que, sin sombreado, el panel de referencia producía un 1,9% más de energía que el módulo reconfigurable debido a pérdidas resistivas adicionales en la matriz de conmutación de este último. Por el contrario, el módulo fotovoltaico reconfigurable produjo entre un 4,8% y un 13,7% más de energía que el panel de referencia en condiciones de sombra, y un rendimiento medio más alto, del 10,2%.

El grupo especificó que el rendimiento del módulo reconfigurable no incluye la energía consumida por la matriz de conmutación y los circuitos de detección”.

«Durante todos los experimentos de sombreado, alrededor del 40% de la energía fue entregada por la configuración s1p6, en la que los seis bloques de células están conectados en paralelo», afirmaron los investigadores. Aunque el s1p6 es el más tolerante a la sombra de las 27 configuraciones posibles, también es el que genera las corrientes más altas y, por tanto, puede provocar las mayores pérdidas a nivel del sistema”.

De cara al futuro, dijeron que quieren probar algoritmos asincrónicos y utilizar un microcontrolador en la caja de conexiones inteligente.

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