CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LOS PANELES FOTOVOLTAICOS

 

images (2)      La representación  estándar de un panel fotovoltaico es la curva  corriente – tensión representado en la figura.              Dicha curva está determinada por todods los valores de corriente y voltaje para un dispositivo fotovoltaico bajo unas condiciones ambientales determinadas de temperatura y radiación solar ( 25º C y 1000 W/m2)

El punto en concreto de corriente y voltaje en el que el dispositivo fotovoltaico trabajará vendrá determinado por la carga a la que esté conectado. A mayor resistencia, menor intensidad y nos moveremos al lado derecho de la curva y viceversa.                                            Hay que reseñar que cada modelo de panel fotovoltaico, tiene su propia curva. Así, el representado en la figura trabaja a 16 voltios (válidos para cargar baterías de 12 V.), dando una intensidad máxima de algo más de 3 amperios.

Parámetros de la curva I-V:                                                                                                         – Corriente de cortocircuito (Isc).- es la máxima corriente que producirá el dispositivo bajo unas condiciones definidas de iluminación y temperatura, correspondientes a un voltaje igual a cero; es decir, cortocircuitando las bornas del dispositivo.                                 – Voltaje a circuito abierto (Voc).- Es el máximo voltaje del dispositivo bajo unas condiciones definidas de iluminación y temperatura, correspondientes a una corriente igual a cero, o sea, en condiciones de circuito abierto.                                                                  -Corriente (I) a un determinado voltaje (V).- Los paneles trabajan en circunstancias comprendidas entre los dos extremos anteriores determinado por su resistencia exterior que define la curva I-V. Caso del ejemplo anterior.                                                                         – Potencia máxima (Pm).- Es la potencia alcanzada cuando la resistencia del circuito externo es tal que determina unos valores  de IM y VM tales que su producto sea el máximo. (Damos por sabido que la potencia es el producto de ambos valores). Normalmente un panel no trabaja en condiciones de potencia máxima, ya que la resistencia exterior viene dada por las características propias de cada circuito. En el mercado existen unos dispositivos electrónicos conocidos como » seguidores del punto máximo de potencia», pero ello supone un coste adicional que sólo se justifica en grandes instalaciones.                                                                                                                                 -Eficiencia total del panel .- Es el cociente entre la potencia eléctrica producida por éste y la potencia de radiación incidente sobre el mismo.                                                               – Factor de forma (FF).-  Es el valor correspondiente al cociente entre Pmax y el
producto de Isc x Voc. Puede venir expresado en tanto por ciento o tanto por 1,siendo el valor 100% el que corresponderá a un hipotético perfil de cuadrado, no real. Nos da una idea de la calidad del dispositivo fotovoltaico, siendo éste tanto mejor cuánto más alto sea su factor de forma.
FF = Pmax / Voc x  Isc

Estos parámetros o algunos de ellos los da el fabricante en las características eléctricas del módulo.

·Comportamiento de un panel en función de las condiciones exteriores.                             Las variables exteriores que determinan las prestaciones de un panel fotovoltaico son la radiación solar incidente sobre el mismo y la temperatura ambiente.

En la curva  Variación de la intensidad radiante vemos que la intensidad de corriente eléctrica es aproximadamente proporcional a la radiación incidente.             El estandard internacionalmente aceptado para medir respuestas de paneles fotovoltaicos establece una intensidad radiante de 1000 W/m2, conocida como intensidad de «un sol» a una temperatura ambiente de 25ºC. De manera que cuando decimos, por ejemplo, que un panel proporciona 180 wattios pico, queremos decir que genera esa potencia siempre que se cumplan las condiciones de radiación y temperaturas descritas. Para cualquier otra condición, la potencia generada será menor.

Variación de la temperatura    En cuanto a las variaciones de la temperatura, vemos como varía la tensión de forma no lineal. Se ve claramente que al aumentar la temperatura disminuye la tensión.

      Experimentalmente se ha demostrado que la potencia del panel disminuye en torno a un  0.5%  por cada grado de aumento de la temperatura de la célula por encima de los 25ºC.                                     Hay que tener en cuenta que la temperatura de la célula no coincide con la temperatura ambiente, y que la célula, al ser un cuerpo receptor de radiación ubicado  bajo una cubierta trasparente, se calentará al incidir la radiación solar.                                   Para no entrar en cálculos innecesarios, en la mayoría de los casos, basta suponer que la temperatura media de trabajo de las células es 20ºC superior a la de ambiente. Por este concepto, a efectos de proyectos, el rendimiento de un panel se multiplica por 0.9.

Variaciones con la temperatura

    Este gráfico muestra las variaciones de la intensidad de corriente (i), potencia (P) y tensión (v) en función de la temperatura de la célula ( a 25º C se le ha asignado el valor arbitrario de 100). Obsérvese que el efecto de la variación de temperatura es muy pequeño para la corriente (i), pero mucho mayor para la potencia y tensión.                        Extremos pues la conclusión de que en los climas fríos mejora el rendimiento de un panel, pero la influencia de las latitudes extremas, por su baja radiación importa mucho más que la temperatura.

Variaciones de potencia En éste gráfico se representan las potencias generadas en un panel para diferentes irradiaciones (curvas amarillas).             Obsérvese que la potencia es mayor cuanto mayor es la irradiancia, pero en cada caso es máxima para voltajes comprendidos entre 15 y 18 V.                                   Uniendo los máximos de cada curva, se obtiene la curva de variación del punto máximo de potencia (curva verde).