caracterizacion de paneles solares

8/18/2019 caracterizacion de paneles solares

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ENERGIAS RENOVABLES

I N S T I T U T O T E C N O L O G I C O D E M O R E L I A

A L U M N O S :D A V I D E S P I N O S A R O D R I G U E Z N U M . C O N T R O L : 1 0 1 2 1 2 5 7

P A B L O E S T R A D A G O N Z A L E Z N U M . C O N T R O L : 1 1 1 2 1 2 9 2

E S P E C I A L I D A D : E l e c t r ó n i c a d e P o t e n c i a

P R O F E S O R : B a l d e m a r M a y a F l o r e s .

L A B O R A T O R I O : H O R A R I O : 9 - 1 1 H R S

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REPORTE DE LA PRÁCTICA I“Caracterización de módulos Fotovoltaicos”


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CONTENIDO

1. OBJETIVOS DE LA PRACTICA ........................... .......................... ......................... ........................... ................... 1

2. INTRODUCCION ......................... ......................... .......................... ......................... ........................... ................... 1

Energía solar Fotovoltaica (la conversión de luz solar en electricidad). .............................................................. 22.1.

3. DESARROLLO DE LA PRACTICA ........................... .......................... ......................... .......................... ............... 4

Módulo poli cristalino .......................... ......................... .......................... ......................... .......................... ....... 43.1.

3.1.1. Primera medición 60° (Poli cristalino) ....................... ........................... ......................... .......................... .. 4

3.1.2. Segunda medición 90° (Poli cristalino) ........................... .......................... ......................... ........................ 7

3.1.1. Tercera medición 120° (Poli cristalino) ......................... .......................... ......................... ........................ 9

Modulo Amorfo (panel 1) ........................ ......................... ........................... ......................... ...........................113.2.

3.2.1. Primera medición 90° (Amorfo Panel 1) ......................... .......................... ......................... .......................11

3.2.2. Segunda medición 120° (Amorfo Panel 1) .......................... .......................... .......................... ..................14

3.2.3. Tercera medición 180° (Amorfo Panel 1) ........................... .......................... .......................... ..................16Modulo Amorfo (panel 3) ........................ ......................... ........................... ......................... ...........................183.3.

3.3.1. Primera medición 60° (Amorfo Panel 3) ......................... .......................... ......................... .......................18

3.3.2. Segunda medición 90° (Amorfo Panel 3) ........................... .......................... .......................... ..................20

3.3.1. Tercera medición 120° (Amorfo Panel 3) .......................... .......................... .......................... ..................23

Segunda parte de la practica: Análisis de la radiación solar para el día 2 de Enero ............................................263.4.

3.4.1. Calculo de la radiación solar por tres diferentes métodos. ......................... ......................... .......................28

Tercera parte Simulación de inversor conectado a la línea. ........................... ......................... .......................... .293.5.

3.5.1. Convertidor DC-DC ......................... ......................... ........................... ......................... .......................... .303.5.2. Inversor .......................... ......................... .......................... ......................... .......................... ...................36

4. CONCLUSIONES ......................... ......................... .......................... ......................... ........................... ..................37

David Espinosa Rodríguez ....................... ......................... ........................... ......................... ...........................374.1.

Pablo Estrada González ........................... ......................... ........................... ......................... .......................... .374.2.

5. BIBLIOGRAFIA ........................... ......................... .......................... ......................... .......................... ...................38


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ENERGIAS RENOVABLES

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRONICA Página 1

1. OBJETIVOS DE LA PRACTICA

En esta práctica se caracterizaran diferentes paneles solares, para con ello poder observar elcomportamiento de cada uno ante irradiación solar.

Se obtendrán diferentes parámetros para cada panel fotovoltaico con tres diferentes ángulos deirradiación solar.

Voltaje del panel fotovoltaico en circuito abierto Corriente del panel en corto circuito Cinco muestras de cada uno de los paneles caracterizados (corriente y voltaje)

2.

INTRODUCCION

La energía solar, eólica, hidráulica, geotérmica y la biomasa, son consideradas las fuentes deenergía del futuro, ya que, a diferencia del petróleo, el carbón, el gas o el uranio, son prácticamente inagotables y amigables con el medio ambiente.

Figura 2-1 Potencial energético de combustibles fósilescomparados con la radiación solar anual(© RENAC)

La cantidad disponible a nivel mundial de energías renovables es suficiente para cubrir lasnecesidades energéticas de la Tierra. En tan sólo una hora, el Sol transmite más energía a laTierra que la que es consumida en un año. Esta es la razón por la que la energía solar será unode los principales pilares para la producción de energía en el futuro. Junto al uso de la energía


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ENERGIAS RENOVABLES


solar para producir calor (energía solar térmica), el Sol será también utilizado para generarenergía eléctrica, a lo que también es conocido como energía solar fotovoltaica (FV).

La energía solar fotovoltaica será indispensable en la configuración futura de energía debido a:

Su enorme potencial, la energía solar es prácticamente infinita. Sus aplicaciones son escalables, desde sistemas pequeños hasta plantas solares de produccióneléctrica.

Su producción descentralizada disponible en el lugar de generación, sin cargos extras por sudistribución o pérdidas asociadas a su transmisión.

La factibilidad de suministrar energía en áreas remotas a la red eléctrica. El gran potencial para la reducción de costos conforme los mercados y procesos de manufactura

son desarrollados. El beneficio para economías locales, mitigando flujos financieros. Ningún daño ambiental, reducción de gases invernadero, libre de ruido y emisiones.

Períodos de recuperación energética cortos, alrededor de 3 años. Tecnología probada, confiable y durable. Bajos costos de mantenimiento

Energía solar Fotovoltaica (la conversión de luz solar en2.1.electricidad).

Con la tecnología fotovoltaica, la luz de Sol es convertida directamente en electricidad. La luzque llega a las celdas solares libera su energía a los electrones que éstas contienen. Dichoselectrones, una vez conectados a una carga, generan una corriente eléctrica. Dicho proceso norequiere necesariamente radicación solar directa, aún en condiciones de luz difusa, como cielosnublados, es posible obtener hasta un 50 % de la producción de un día normal.


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ENERGIAS RENOVABLES


Figura 2-2 (izquierda) Funcionamiento de una celda solar , (derecha) Celda poli cristalina con recubrimientoanti-reflectivo.

Cada celda solar es conectada eléctricamente y encapsulada en un módulo fotovoltaico. Esto las protege contra el ambiente y les permite una vida funcional de más de 30 años. Las garantíastípicas de manufactura en pruebas de durabilidad son de 25 años.

El campo de la tecnología fotovoltaica se está desarrollando aceleradamente. Hoy en día no sóloexisten en el mercado una variedad de tecnologías de celdas solares como lo son las mono ymulti cristalinas, las amorfas, las CIS y las CdTe, sino que también ya han sido probadas endiversas aplicaciones prácticas. Los materiales de las celdas solares las diferencian

principalmente en su eficiencia, su propósito y sus costos de inversión. Aunque actualmente lasceldas solares cristalinas de silicio predominan en el mercado, la proporción de las diferentestecnologías de películas delgadas (thin‐ film) está creciendo, principalmente por sus bajos costosde producción.

La creciente demanda de proyectos de energía renovable ha generado grandes inversiones ennuevos centros de producción

que junto con la investigación y desarrollo, han generado una tecnología fotovoltaica muchomás eficiente. Este rápido crecimiento del mercado a largo plazo contribuye a la disminución delos costos de producción lo cual es reflejado en los precios en el mercado.


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3. DESARROLLO DE LA PRACTICA

Para la obtención de los valores requeridos se procedió a armar el siguiente circuito físicamentecon el panel solar.

Figura 3-1 Circuito armado en la práctica para realizar las mediciones.

Módulo poli cristalino3.1.

Para este módulo al igual que en los otros dos se realizaran las mediciones para tres diferentestipos de irradiación, se sabe que a las 12 del día los rayos solares caen aproximadamenteverticales sobre la superficie terrestre por ende se tomó la posición horizontal del panel solar

como Angulo de 90° con respecto a la radiación solar solo se realizó un pequeño ajuste con lasombra para que quede totalmente ajustado y con ello poder tomar las mediciones de formacorrecta, y a partir de ahí con ayuda de un trasportador se obtuvieron los otro ángulos.

3.1.1. Primera medición 60° (Poli cristalino)

Primero se realizó la medición de voltaje y corriente para un Angulo de 60°, los resultadosobtenidos se observan a continuación.

MODULO POLICRISTALINO (GRANDE)60°

VARIACION DE VOLTAJE VARIACION DE CORRIENTE

POTENCIA VOLTAJE CORRIENTE CORRIENTE VOLTAJE POTENCIA

46.398 8.14 5.7 0.88 40.1 35.288

92.4704 16.28 5.68 1.76 38.4 67.584

136.884 24.4 5.61 2.64 37.4 98.736

159.544 32.56 4.9 3.52 35.8 126.016

26.862 40.7 0.66 4.4 2.4 10.56

Tabla 3-1 Medición a 60° para el panel poli cristalino


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ENERGIAS RENOVABLES


Las gráficas obtenidas para esta medición se muestran a continuación:

Figura 3-2 Grafica de variación de voltaje del panel poli cristalino expuesto a la luz solar con un Angulo de 60°.

Figura 3-3 Grafica de variación de corriente del panel poli cristalino expuesto a la luz solar con un Angulo de 60°.

8.14, 5.7 16.28, 5.68 24.4, 5.61

32.56, 4.9

40.7, 0.66

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

C O R R I E N T E

VOLTAJE

VARIACION DE VOLTAJE (60°)

0.88, 40.1 1.76, 38.4 2.64, 37.43.52, 35.8

4.4, 2.40

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

V O L T A J E

CORRIENTE

VARIACION DE CORRIENTE (60°)


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ENERGIAS RENOVABLES


Figura 3-4 Grafica de voltaje vs voltaje del panel poli cristalino expuesto a la luz solar con un Angulo de 60°.

Figura 3-5 Grafica de voltaje vs voltaje del panel poli cristalino expuesto a la luz solar con un Angulo de 60°.

40.1, 35.288

38.4, 67.584

37.4, 98.736

35.8, 126.016

2.4, 10.560

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

V O L T A J E

POTENCIA

POTENCIA VS VOLTAJE (VARIACION DE

CORRIENTE) 60°

8.14, 46.398

16.28, 92.4704

24.4, 136.884

32.56, 159.544

40.7, 26.862

0

20

4060

80

100

120

140

160

180

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

P O T E N C I A

VOLTAJE


VOLTAJE) 60°


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ENERGIAS RENOVABLES


3.1.2. Segunda medición 90° (Poli cristalino)

Se realizó la medición de voltaje y corriente para un Angulo de 90°, los resultados obtenidos seobservan a continuación.




45.1472 8.12 5.56 1.14 39.3 44.802

88.0208 16.24 5.42 2.28 37.7 85.956

136.416 24.36 5.6 3.42 35.2 120.384

156.8784 32.48 4.83 4.56 32.9 150.024

25.935 39.9 0.65 5.7 2.25 12.825




8.12, 5.56 16.24, 5.4224.36, 5.6

32.48, 4.83

39.9, 0.65

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

C O R R I E N T E

VOLTAJE



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ENERGIAS RENOVABLES



Figura 3-8 Grafica de potencia vs voltaje del panel poli cristalino expuesto a la luz solar con un Angulo de 90°.

1.14, 39.32.28, 37.7

3.42, 35.2 4.56, 32.9

5.7, 2.250

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6

V O L T A J E

CORRIENTE


8.12, 45.1472

16.24, 88.0208

24.36, 136.416

32.48, 156.8784

39.9, 25.935

0

20

40

60

80

100

120

140

160180

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

P O T E N C I A

VOLTAJE


VOLTAJE) 90°


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ENERGIAS RENOVABLES


3.1.1. Tercera medición 120° (Poli cristalino)

Se realizó la medición de voltaje y corriente para un Angulo de 120°, los resultados obtenidosse observan a continuación.



VOLTAJE CORRIENTE CORRIENTE VOLTAJE

8.06 4.56 0.97 39.7

16.12 4.4 1.942 37.4

24.18 4.19 2.912 35.2

32.24 3.67 3.88 31.2

39.3 0.65 4.7 0.8




8.06, 4.5616.12, 4.4

24.18, 4.19

32.24, 3.67

39.3, 0.65

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

C O R R I E N T E

VOLTAJE



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ENERGIAS RENOVABLES



Figura 3-11 Grafica de variación de potencia del panel poli cristalino expuesto a la luz solar con un Angulo de 120°.

0.97, 39.71.942, 37.4

2.912, 35.23.88, 31.2

4.7, 0.80

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

V O L T A J E

CORRIENTE


39.7, 38.509

37.4, 72.6308

35.2, 102.5024

31.2, 121.056

0.8, 3.760

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

P O T E N C I A

VOLTAJE

POTENCIA VS VOLTAJE (VARIACIO DE

CORRIENTE 120°)


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ENERGIAS RENOVABLES


Figura 3-12 Grafica de variación de potencia del panel poli cristalino expuesto a la luz solar con un Angulo de 120°.

Modulo Amorfo (panel 1)3.2.

Para este módulo al igual que en los otros dos se realizaron las mediciones para tres diferentestipos de irradiación.

3.2.1. Primera medición 90° (Amorfo Panel 1)


MODULO AMORFO (PANEL 1)

90°

VARIACION DE VOLTAJE VARIACION DE CORRIENTEPOTENCIA VOLTAJE CORRIENTE CORRIENTE VOLTAJE POTENCIA

3.652 4.4 0.83 0.176 20.3 3.5728

6.688 8.8 0.76 0.352 18.5 6.512

8.58 13.2 0.65 0.528 16.2 8.5536

7.04 17.6 0.4 0.704 12.3 8.6592

5.908 21.1 0.28 0.88 0.69 0.6072

Tabla 3-4 Medición a 90° para el panel Amorfo (Panel 1).

8.06, 36.7536

16.12, 70.928

24.18, 101.3142

32.24, 118.3208

39.3, 25.545

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

P O T E N C I A

VOLTAJE

POTENCIA VS VOLTAJE (VARIACIO DE

VOLTAJE 120°)


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ENERGIAS RENOVABLES



Figura 3-13 Grafica de variación de voltaje del panel Amorfo expuesto a la luz solar con un Angulo de 90°.

Figura 3-14 Grafica de variación de corriente del panel Amorfo expuesto a la luz solar con un Angulo de 90°.

4.4, 0.838.8, 0.76

13.2, 0.65

17.6, 0.4

21.1, 0.28

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 5 10 15 20 25

C O R R I E N T E

VOLTAJE


20.3, 0.176

18.5, 0.352

16.2, 0.528

12.3, 0.704

0.69, 0.88

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 5 10 15 20 25

A x i s T i t l e

Axis Title



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ENERGIAS RENOVABLES


Figura 3-15 Grafica de potencia del panel Amorfo expuesto a la luz solar con un Angulo de 90°.

Figura 3-16 Grafica de potencia del panel Amorfo expuesto a la luz solar con un Angulo de 90°.

4.4, 3.652

8.8, 6.688

13.2, 8.58

17.6, 7.04

21.1, 5.908

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25

P O T E N C I A

VOLTAJE


VOLTAJE 90°)

20.3, 3.5728

18.5, 6.512

16.2, 8.553612.3, 8.6592

0.69, 0.60720

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25

P O T E N C I A

VOLTAJE


CORRIENTE 90°)


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ENERGIAS RENOVABLES


3.2.2. Segunda medición 120° (Amorfo Panel 1)


MODULO AMORFO (PANEL 1)120°



2.321 4.22 0.55 0.114 19.9 2.2686

4.4732 8.44 0.53 0.228 17.2 3.9216

5.9502 12.66 0.47 0.342 14.5 4.959

5.4016 16.88 0.32 0.456 7.3 3.3288

1.025 20.5 0.05 0.57 0.78 0.4446




4.22, 0.558.44, 0.53

12.66, 0.47

16.88, 0.32

20.5, 0.05

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 5 10 15 20 25

C O R R I E N T E

VOLTAJE



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ENERGIAS RENOVABLES



Figura 3-19 Grafica de potencia vs voltaje del panel Amorfo expuesto a la luz solar con un Angulo de 120°.

19.9, 0.114

17.2, 0.228

14.5, 0.342

7.3, 0.456

0.78, 0.57

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 5 10 15 20 25

C O R R I E N T E

VOLTAJE


4.22, 2.321

8.44, 4.4732

12.66, 5.9502

16.88, 5.4016

20.5, 1.025

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25

C O R R I E N T E

VOLTAJE


VOLTAJE 120°)


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ENERGIAS RENOVABLES


3.2.3. Tercera medición 180° (Amorfo Panel 1)





1.7952 3.74 0.48 0.09 17.2 1.548

2.1692 7.48 0.29 0.18 14.8 2.664

2.5806 11.22 0.23 0.27 10.54 2.8458

2.0944 14.96 0.14 0.36 8.83 3.1788

0.492 16.4 0.03 0.45 4.47 2.0115




3.74, 0.48

7.48, 0.29

11.22, 0.23

14.96, 0.14

16.4, 0.030

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

C O R R I E N T E

VOLTAJE



19/40

ENERGIAS RENOVABLES




17.2, 0.09

14.8, 0.18

10.54, 0.27

8.83, 0.36

4.47, 0.45

00.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

C O R R I E N T E

VOLTAJE


3.74, 1.7952

7.48, 2.1692

11.22, 2.5806

14.96, 2.0944

16.4, 0.492

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

P O T E N C I A

VOLTAJE


VOLTAJE 180°)


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ENERGIAS RENOVABLES


Modulo Amorfo (panel 3)3.3.

Para este módulo al igual que en los otros dos se realizaron las mediciones para tres diferentestipos de irradiación.

3.3.1.

Primera medición 60° (Amorfo Panel 3)



60°



3.723 4.38 0.85 0.174 20.06 3.49044

7.1832 8.76 0.82 0.348 19.5 6.786

9.855 13.14 0.75 0.522 17.8 9.2916

9.4608 17.52 0.54 0.696 15.2 10.5792

0.642 21.4 0.03 0.872 2.2 1.9184




4.38, 0.858.76, 0.82

13.14, 0.75

17.52, 0.54

21.4, 0.030

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 5 10 15 20 25

C O R R I E N T E

VOLTAJE

VARIACION DE VOLTAJE 60°


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ENERGIAS RENOVABLES




20.06, 0.174

19.5, 0.348

17.8, 0.522

15.2, 0.696

2.2, 0.872

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 5 10 15 20 25

C O R R I E N T E

VOLTAJE

VARIACION DE CORRIENTE 60°

4.38, 3.723

8.76, 7.1832

13.14, 9.85517.52, 9.4608

21.4, 0.6420

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25

P O T E N C I A

VOLTAJE


VOLTAJE 60°)


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ENERGIAS RENOVABLES



3.3.2. Segunda medición 90° (Amorfo Panel 3)



90°


POENCIA VOLTAJE CORRIENTE CORRIENTE VOLTAJE POTENCIA

3.8896 4.42 0.88 0.182 20.2 3.6764

7.4256 8.84 0.84 0.364 19.1 6.9524

10.0776 13.26 0.76 0.546 17.4 9.50049.3704 17.68 0.53 0.728 14.4 10.4832

0.633 21.1 0.03 0.91 0.4 0.364


20.06, 3.49044

19.5, 6.786

17.8, 9.291615.2, 10.5792

2.2, 1.9184

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25

C O R R I E N T E

VOLTAJE


CORRIENTE 60°)


23/40

ENERGIAS RENOVABLES





4.42, 0.88 8.84, 0.84

13.26, 0.76

17.68, 0.53

21.1, 0.030

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.80.9

1

0 5 10 15 20 25

C O R R I E N T E

VOLTAJE


20.2, 0.182

19.1, 0.364

17.4, 0.546

14.4, 0.728

0.4, 0.91

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 5 10 15 20 25

C O R R I E N T E

VOLTAJE



24/40

ENERGIAS RENOVABLES




4.42, 3.8896

8.84, 7.4256

13.26, 10.077617.68, 9.3704

21.1, 0.6330

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25

P O T E N C I A

VOLTAJE


VOLTAJE 90°)

20.2, 3.6764

19.1, 6.9524

17.4, 9.5004

14.4, 10.4832

0.4, 0.3640

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25

P O T E N C I A

VOLTAJE


CORRIENTE 90°)


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ENERGIAS RENOVABLES


3.3.1. Tercera medición 120° (Amorfo Panel 3)





2.646 4.2 0.63 0.154 20.2 3.1108

4.872 8.4 0.58 0.308 19.1 5.8828

6.426 12.6 0.51 0.462 17.4 8.0388

6.552 16.8 0.39 0.616 14.4 8.8704

0.618 20.6 0.03 0.771 0.4 0.3084




4.2, 0.63

8.4, 0.5812.6, 0.51

16.8, 0.39

20.6, 0.030

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 5 10 15 20 25

C O R R I E N T E

VOLTAJE

VARIACION DE VOLTAJE 120°


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ENERGIAS RENOVABLES




0.154, 20.2

0.308, 19.10.462, 17.4

0.616, 14.4

0.771, 0.40

5

10

15

20

25

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

C O R R I E N T E

VOLTAJE

VARIACION DE CORRIENTE 120°

Series1

4.2, 2.646

8.4, 4.872

12.6, 6.426 16.8, 6.552

20.6, 0.618

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 10 15 20 25

P O T E N C I A

VOLTAJE


VOLTAJE 120°)


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ENERGIAS RENOVABLES



20.2, 3.1108

19.1, 5.8828

17.4, 8.0388

14.4, 8.8704

0.4, 0.30840

12

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25

P O T E N C I A

VOLTAJE


CORRIENTE 120°)


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ENERGIAS RENOVABLES


Segunda parte de la practica: Análisis de la radiación solar3.4.para el día 2 de Enero

Se procedió a realizar el análisis de la radiación obtenida a partir de la base de datos

proporcionada por el profesor, en este caso se realizó para el día 2 de Enero, la gráfica obtenidade la radiación solar con respecto al tiempo se muestra a continuación:

Figura 3-35 Grafica obtenida con ayuda de Matlab, se muestra la gráfica de la radiación para el día 2 de Enero.


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ENERGIAS RENOVABLES


Apartir de matlab se obtuvo la función correspondiente en forma polinomial la cual se muestra acontinuación:

f=14.469*((x-717.5)/416.41).^10 + 47.503*((x-717.5)/416.41).^9 ...

- 70.253*((x-717.5)/416.41).^8 -371.65*((x-717.5)/416.41).^7 ...

- 8.8623*((x-717.5)/416.41).^6 + 1040.7*((x-717.5)/416.41).^5 ...

+ 505.39*((x-717.5)/416.41).^4 - 1223.9*((x-717.5)/416.41).^3 ...

- 830.45*((x-717.5)/416.41).^2 + 503.57*((x-717.5)/416.41) + 380.59;

Posteriormente se procedió a sacar la función promedio de la gráfica anterior así con ello

poder obtener la función correspondiente a la misma esta grafica se muestra enseguida:

Figura 3-36 Grafica obtenida con ayuda de Matlab, se muestra la gráfica promedio de la radiación para el día 2 de Enero.


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ENERGIAS RENOVABLES


3.4.1. Calculo de la radiación solar por tres diferentes

métodos.

Ahora se procedió a calcular la energía recibida por metro cuadrado durante este día los

métodos utilizados fueron a partir del método trapezoidal , método integral (con la funcióndirecta de Matlab) y por medio de sumas de Riemman, el scrip realizado es el siguiente:

minutos; % Importa de un archivo de excel un vector con los% minutos a lo largo del día

irradiacion; % Importa de un archivo de excel un vector con la % irradiación del día 2 de enero del 2016

bar(Minutos,Radiacion) % Se grafica los vectores declarados anteriormente grid on xlabel('Tiempo (minutos)'); ylabel('Radiacion (watts)'); axis([0 1440 -50 1000]);

hold on

% Calcula la potencia por hora a lo largo del día por el método trapezoidal kWhr_trapezoidal=trapz(Minutos,Radiacion)/(60*1000)

y=0:0.001:1440; % Se declara un vector de 0 a 1440 que son los minutos % a lo largo de un día

% Se declara la función equivalente calculada con matlab previamente f=@(x) 14.469*((x-717.5)/416.41).^10 + 47.503*((x-717.5)/416.41).^9 ...

- 70.253*((x-717.5)/416.41).^8 -371.65*((x-717.5)/416.41).^7 ... - 8.8623*((x-717.5)/416.41).^6 + 1040.7*((x-717.5)/416.41).^5 ... + 505.39*((x-717.5)/416.41).^4 - 1223.9*((x-717.5)/416.41).^3 ... - 830.45*((x-717.5)/416.41).^2 + 503.57*((x-717.5)/416.41) + 380.59;

% Se grafica la ecuación anterior plot(y,f(y),'r','LineWidth',3) legend('Radiacion solar 2 de Enero 2016','Ecuación equivalente')

% Calcula la potencia por hora a lo largo del día por el método de la% integral kWhr_integral=quad(f,0,1440)/(60*1000)

% Calcula la potencia por hora a lo largo del día por el método de sumas de % Riemann kWhr_sumasriemann=sum(Radiacion*5)/(60*1000)

CANTIDADES OBTENIDAS POR DIFERENTES METODOS DE INTEGRACION EN MATLAB

TRAPEZOIDAL 2.7160 KWhr

INTEGRAL DEFINIDA 2.7178 KWhr

SUMAS DE RIEMMAN 2.7160 KWhr

Tabla 3-10 Diferentes integraciones para la función promedio de la radiación del día 2 de Enero


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Tercera parte Simulación de inversor conectado a la línea.3.5.

Se optó por esta opción ya que es interesante el hecho de poder “almacenar” la energía producida, en la línea de CFE y con ello poder reducir el saldo en la factura de energía.

El esquema a seguir se muestra en el siguiente diagrama a bloques en el cual se observa lasetapas a seguir para la instalación del inversor conectado a la línea.

Figura 3-37 Diagrama a bloques de las partes que conformaran la instalación del inversor.

El primer módulo es el panel solar el cual es el encargado de obtener la energía del sol para poderla utilizar. Se implementará inicialmente un convertidor que nos permita alcanzar el puntode máxima potencia de la fuente fotovoltaica.

El segundo módulo podrá tomar energía del módulo anterior (panel solar); éste se encargará deajustar (reducir convertidor Buck) el voltaje, para poder entregarlo al inversor en el niveladecuado.

El tercer módulo será el inversor, que tomará una señal DC para convertirla en una señal AC de120 Vrms; además tendrá la capacidad de tomar potencia de la línea, cuando el panel solar notenga la capacidad de entregarla. Debido a esto, este convertidor debe ser bidireccional.

El cuarto módulo es el control, este tendrá que ajustar el voltaje de forma automática para así poder obtener la mayor cantidad de potencia instantánea del panel solar.


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ENERGIAS RENOVABLES


3.5.1. Convertidor DC-DC

Primero se comenzó por el convertidor DC-DC. Teniendo que variar el voltaje de entrada,haciendo un sistema que regule el ciclo de servicio para que el voltaje de salida se mantengaconstante.

Como primer paso se procedió a hacer los cálculos para el convertidor Buck, los cuales semuestran a continuación:


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ENERGIAS RENOVABLES


Se procederá a realizar este convertidor retroalimentado, para que regule el voltaje de salida alvoltaje requerido por el inversor.

Figura 3-38 Convertidor y su etapa de control.

El circuito para el convertidor tipo Buck quedaría de la siguiente forma:

Figura 3-39 Convertidor DC-DC Buck implementado.

El esquemático de la Fig. 3-38, donde el modulo se simulo a partir de un fuente de voltajevaríale de DC (V3), así pues se muestra el convertidor DC/DC Buck utilizado para reducir elvoltaje del panel al requerido por el inversor. Los voltajes de salida del módulo solar oscilanentre 8 V y 40 V; de ahí que la topología escogida deba ser una topología reductora en voltaje.

A la salida del módulo solar, se utiliza el diodo D1 como protección para impedir la inyecciónaccidental de corriente hacia el módulo.


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ENERGIAS RENOVABLES


Para la etapa de control se procedió de la siguiente forma:

Primero por el sensor de voltaje el cual se muestra en la siguiente figura:

Figura 3-40 Censado del voltaje a la salida del convertidor Buck.

Para aislar la etapa de potencia de la etapa de control, se utilizó un opto acoplador el cual seeligió una zona en la cual fuera lo más lineal posible dado que de igual manera se utilizaracomo sensor de voltaje de salida del convertidor Buck.

Segundo se colocó un filtro pasa bajas.

Figura 3-41 Esquema del filtro pasa-bajas implementado


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ENERGIAS RENOVABLES


Después de la salida del opto acoplador se tienen que colocar un filtro pasa-bajas para eliminartodas las componentes de la señal continua, dado que el convertidor trabaja a altas frecuenciasla salida del sistema contiene todos estos espectros de la frecuencia junto con sus armónicos,

por lo cual se coloca un filtro pasa bajas de primer orden, que tienen una atenuación de 20dB/década, teniendo la siguiente frecuencia de corte,

Se propone un capacitor de 1,

Como la respuesta del sistema tiene una atenuación después de la frecuencia de corte de20dB/década a la frecuencia de conmutación del convertidor ya tiene hasta 40db de atenuacióncon lo que es suficiente para eliminar todas esas componentes junto con sus armónicosgenerados.

Amplificador de error

Figura 3-42 Amplificador de error

Después del filtro pasa-bajas la señal generada se aplica a un restador con cierta referencia paraque con una amplificación unitaria trabajar con 1.7 v como voltaje de referencia, en el cual secomparan tanto el voltaje de referencia como el voltaje censado en el opto acoplador cuandoambos voltajes sean iguales la señal de error será cero, si la señal de censado es mayor el erroraumentara originando una acción al controlador de disminuir el ancho de pulso, por lo contrariosi es menor aumentara el ancho de pulso.


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Control P-I (proporcional-Integral)

Figura 3-43 Control P-I

La función del controlador PI es la de alcanzar al voltaje de Referencia, se tiene una constantede proporcionalidad de KP=1, dada por la división de R38 entre R37; la constante deintegración es de 220ms dada por la multiplicación de R38 con C9.Dada que la respuesta delControlador la función de transferencia es igual a.

Amplificador sumador.

Figura 3-44 Amplificador sumador de voltaje nominal con el voltaje de control


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Para realizar el ajuste del voltaje nominal necesario para obtener los 40v de salida, se toma lamedición en el integrado TL494 qué voltaje de FeedBack se debe introducir por dicha terminal

para obtener el ciclo de servicio nominal (el cual se calculó de 30%).

El voltaje de control introducido a la terminal FeedBack del circuito integrado TL494, el cual es

la resta del voltaje de referencia menos el voltaje a la salida del controlador. Dicho voltaje decontrol es el que determina si aumenta o disminuye el ciclo de servicio enviado a la compuertadel Mosfet.

Figura 3-45 Salida del convertidor Buck ante variaciones de voltaje en la entrada.


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3.5.2. Inversor

Para el tercer módulo se ha escogido un inversor en puente H. El inversor en puente H, es unaconfiguración típica de inversor, que permite obtener una señal alterna ante una entrada DC.Este convertidor se encarga de determinar cuándo se entrega o se recibe energía de la línea,

tomando como referencia el voltaje de la línea y controlando la corriente de la línea,colocándola en fase o contrafase con el voltaje, dependiendo de la dirección de la energía; elcontrol se implementa en un DSP.

En la Fig. 3-46, se ilustra la configuración del inversor en puente H. Se observa un condensadorde entrada C2, que es el mismo condensador de salida del convertidor DC-DC; después se venlos cuatro interruptores que se encienden de manera cruzada S1 y S4 o S2 y S3; por último elfiltro LC encargado de sacar el promedio de la señal del puente H y filtrar las frecuencias altas

para poder obtener a la salida señales de voltaje y corriente con frecuencia de 60 Hz.

Figura 3-46 Inversor puente H conectado a la línea


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4. CONCLUSIONES

David Espinosa Rodríguez4.1.

En los últimos años las energías alternativas han ido teniendo un aumento de la demanda debido

a la contaminación que generan otras formas de energía y como consecuencia el calentamientoglobal que ya se está observando el algunos lugares de la tierra es por ello que cobra muchaimportancia el estudio de fuentes de energía que sean amigables con el medio ambiente para noseguir dañando a nuestro mundo, así por ejemplo los paneles solares los cuales tienen la granventaja de poderse instalar casi en cualquier lugar, por tanto en esta práctica se trabajó con

paneles fotovoltaicos o paneles solares los cuales transforman energía del sol en energíaeléctrica se trabajó con tres diferentes módulos mono cristalino, amorfo y poli cristalino. En sien esta práctica se pudieron realizar las mediciones necesarias para obtener la corriente, voltaje

y potencia de 3 diferentes paneles solares, y con ello poder obtener una idea de lo mucho que pueden variar de uno a otro panel. Con esta práctica también se logró observar los diferentescomportamientos de la celda solar en diferentes tipos de iluminación. En base a los resultadosobtenidos, se puede tener una idea un poco más clara acerca del funcionamiento aplicado de los

paneles fotovoltaicos.

Pablo Estrada González4.2.

De ésta práctica se puede comprobar por tres métodos la energía irradiada durante un día con

ayuda de los datos obtenidos de las bases de datos en el edificio de maestría. Obteniendovalores similares en cada uno de los casos, el día evaluado tuvo una radiación menor a laesperada debido a que como se observa en la gráfica hecha con los datos se observa que fuemuy intermitente dicha irradiación suponemos fue debido a las nubes. También se comprobó elfuncionamiento de 3 distintos paneles solares de los cuales la potencia obtenida varia conrespecto al material del cual están creadas así como el ángulo al cual están colocados los

paneles.


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5.

BIBLIOGRAFIA

[1] http://www.solarweb.net/forosolar/ [2] https://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srren/srren_report_es.pdf

[3] http://xml.ier.unam.mx/xml/se/pe/NUEVAS_ENERG_RENOV.pdf
http://www.solarweb.net/forosolar/http://www.solarweb.net/forosolar/http://www.solarweb.net/forosolar/https://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srren/srren_report_es.pdfhttps://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srren/srren_report_es.pdfhttps://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srren/srren_report_es.pdfhttp://xml.ier.unam.mx/xml/se/pe/NUEVAS_ENERG_RENOV.pdfhttp://xml.ier.unam.mx/xml/se/pe/NUEVAS_ENERG_RENOV.pdfhttp://xml.ier.unam.mx/xml/se/pe/NUEVAS_ENERG_RENOV.pdfhttp://xml.ier.unam.mx/xml/se/pe/NUEVAS_ENERG_RENOV.pdfhttps://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srren/srren_report_es.pdfhttp://www.solarweb.net/forosolar/

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