Modelos para la caracterización eléctrica de modulos fotovoltaicos en condiciones de sol real

Resumen

La presencia de la energía solar fotovoltaica durante los últimos años ha tenido una evolución importante, llegándose a afianzar como una de las energías renovables con más fuerza en el mercado. La investigación y desarrollo de diversas tecnologías fotovoltaicas que permitan optimizar el rendimiento energético en función de la localización geográfica, es uno de los principales motivos que promueve la investigación de estos sistemas, con el objetivo de profundizar en el conocimiento de su comportamiento para optimizar su diseño. Son diferentes las tecnologías fotovoltaicas presentes en el mercado fotovoltaico. Dentro de estas, la tecnología de silicio policristalino es la que tiene mayor presencia y ha sido más estudiada. La posterior incorporación al mercado de nuevas tecnologías fotovoltaicas de lámina delgada como el silicio amorfo, el tandem silicio amorfo-microcristalino y el telururo de cadmio ha promovido su investigación con el fin de mejorar su rendimiento. En esta tesis se realiza un estudio comparativo del funcionamiento energético de módulos fotovoltaicos de diferentes tecnologías bajo condiciones de sol real. Este estudio nos ha permitido conocer el valor de los principales parámetros de eficiencia de cada módulo, su evolución temporal y analizar la influencia de los diferentes parámetros meteorológicos en su comportamiento. Los resultados obtenidos han permitido cuantificar la variación anual de la potencia pico en condiciones estándar, observándose que esta variación es diferente para cada tecnología, afectando principalmente a los módulos de lámina delgada. Así, mientras que el módulo de a-Si presenta mayor variabilidad anual del 5.1 % de su potencia nominal media, en el módulo de pc-Si esta variabilidad es de sólo el 0.8 %. Como consecuencia de este estudio, se proponen distintos modelos empíricos que tanto e base horaria como diaria nos permiten predecir la energía producida por los diferentes módulos fotovoltaicos. Los resultados obtenidos muestran que para módulos de pc-Si es posible predecir con bastante precisión la energía producida tomando como hipótesis de partida que esta depende solamente de la irradiación recibida y la temperatura de módulo. Especial atención merecen los resultados obtenidos para módulos de lámina delgada, comprobando que la variación del espectro de la radiación incidente afecta en mayor medida a la energía generada que a los módulos de pc-Si. En los módulos de lámina delgada, para obtener buenos resultados en la predicción es necesario incluir información adicional que tenga en cuenta la variabilidad del espectro de la radiación solar. En esa tesis proponemos incluir en los modelos horarios como variable independiente el índice de transparencia. De esta forma se consigue mejorar la predicción del modelo para los módulos de lámina delgada. Cabe destacar que la inclusión del índice de transparencia en el modelo horario no mejora la predicción para el módulo de pc-Si. De igual manera en los modelos diarios para la predicción energética, la variabilidad del espectro de la radiación incidente no afecta a la precisión del modelo en ninguna de las tecnologías estudiadas.