Investigadores de la Universidad Ibaraki de Japón y de la Universidad de la Prefectura de Shiga han desarrollado un novedoso dispositivo de diagnóstico del deterioro de módulos fotovoltaicos que, según se informa, puede inspeccionar una cadena de células y detectar el deterioro en cada módulo individual sin desconectar el cableado eléctrico de la cadena.
«La detección del deterioro de módulos fotovoltaicos individuales puede minimizar el número de módulos fotovoltaicos que hay que sustituir y hace posible un funcionamiento a largo plazo económicamente beneficioso de las plantas comerciales de generación de energía fotovoltaica», afirman los académicos. «Además, también contribuye a la reducción de módulos FV de desecho y al uso eficaz de los recursos».
La novedosa solución utiliza un sistema de iluminación flash de xenón para proporcionar irradiación de luz flash sobre un módulo objetivo, que está conectado a un condensador detector. El valor medido de la tensión de carga del condensador detector se utiliza como tensión índice de decisión para detectar la presencia de deterioro.
«Cuando sólo hay dos o tres módulos fotovoltaicos conectados en serie en una cadena de células solares, la tensión del índice de decisión es suficientemente alta y casi la misma que en el caso de un único módulo fotovoltaico separado», explica el equipo. «Sin embargo, por desgracia, se reveló que la tensión del índice de decisión disminuye en general a medida que aumenta el número de módulos FV conectados en serie. Esta reducción de la tensión dificulta el diagnóstico preciso del deterioro de los módulos FV individuales, ya que hace que la diferencia entre las tensiones del índice de decisión en los casos de módulos FV no deteriorados y deteriorados sea mínima».
Para resolver este problema, los académicos añadieron al dispositivo una red de diodos auxiliar única. Esta red está formada por muchos diodos y permite aislar un único dispositivo sin desconectarlo, lo que garantiza que la corriente medida procede únicamente del módulo en cuestión. «Esta conexión puede completarse fácilmente en la caja de conexiones de la cadena de células solares preparando el cableado eléctrico preliminar desde el terminal de salida de cada módulo fotovoltaico de la cadena de células solares hasta la caja de conexiones», destacaron.
Antes de construir un montaje experimental del sistema, el equipo lo simuló numéricamente utilizando el software PSIM. «De los cálculos de simulación con la red de diodos auxiliares insertada se desprende claramente que, en general, se obtienen tensiones de índice de decisión elevadas y que las tensiones para diferentes condiciones de deterioro pueden distinguirse claramente entre sí», explicaron además. «Por el contrario, las tensiones de índice de decisión obtenidas para el modelo de simulación sin la red auxiliar de diodos insertada descienden globalmente en comparación».
Tras los resultados positivos de la simulación, el científico creó un prototipo de montaje experimental. Incluía ocho módulos fotovoltaicos con una potencia nominal de salida de 30 W conectados en cadena y una resistencia cerámica ajustada a 0,5 Ω fijada a uno de ellos para simular una degradación del 5%. Además, la configuración incluía un condensador detector, un interruptor síncrono de periodo de iluminación, un interruptor de reinicio, una resistencia de reinicio y una red de diodos auxiliar.
«Las pruebas de detección se realizaron para el caso en que un módulo fotovoltaico degradado al 5% se mezclaba con los demás módulos fotovoltaicos no deteriorados», explicaron los científicos. «Se reveló que la tensión del índice de decisión obtenida disminuye sólo cuando se inspecciona el módulo FV degradado al 5% seleccionándolo como objetivo de diagnóstico, y el módulo FV degradado al 5% puede distinguirse claramente de los demás módulos FV no deteriorados por la diferencia significativa de tensión en comparación con el normal».
El nuevo dispositivo se presentó en «Novel deterioration diagnosis device for individual photovoltaic modules usable without disconnecting electric wiring in solar cell string» (Nuevo dispositivo de diagnóstico de deterioro para módulos fotovoltaicos individuales que se puede utilizar sin desconectar el cableado eléctrico en la cadena de células solares), publicado en Renewable Energy.
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