Un grupo de investigación de Colombia ha concebido un nuevo dispositivo electrónico portátil que permite realizar mediciones in situ de las curvas I-V y P-V de paneles fotovoltaicos y que, según se informa, puede competir con tecnologías similares pero más caras y difíciles de manejar que existen en el mercado.
La nueva herramienta incluye un procesador Tensilica LX6 de doble núcleo a 240 MHz y 4 MB de memoria de almacenamiento. Funciona recopilando datos sobre radiación solar, temperatura ambiente, corriente eléctrica y señales de tensión de los paneles fotovoltaicos a través de un teléfono móvil mediante una aplicación móvil.
«Los datos recogidos, al sincronizarse con un servidor, se vuelven accesibles desde cualquier lugar y permiten su análisis mediante algoritmos de análisis de datos y Machine Learning», explica el equipo. «Esto permite la creación de modelos predictivos y la detección de deficiencias en el sistema mediante la identificación de componentes individuales, como el final de la vida útil y el mal posicionamiento».
Para el dispositivo experimental, los investigadores utilizaron un microcontrolador ESP32 de la empresa estadounidense SparkFun Electronics. «Incorpora un módulo WiFi capaz de conectarse a dispositivos móviles», explican. «Tiene 28 pines GPIO y también es compatible con conexiones Bluetooth de bajo consumo. La versatilidad del ESP32 brilla en la ejecución de proyectos IoT».
En cuanto a los sensores, el dispositivo utiliza un sensor de corriente ACS712, un divisor de tensión formado por dos resistencias en serie, un sensor de temperatura NTC 10 K y un sensor de irradiancia SP Lite2. También utiliza un módulo elevador de conmutación XL6009 como regulador de tensión y el módulo ADS1015 como convertidor analógico-digital. Además, incluye un transistor MOSFET de tipo p para la conmutación de alta frecuencia, cables y baterías para el almacenamiento de energía.
«El ESP32 sirve como dispositivo central en el diseño de la placa de circuito impreso (PCB), donde convergen todas las señales de entrada y salida», explicaron además los científicos. «Cada señal tiene su respectiva etapa de filtrado. Como el ESP32 tiene una salida máxima de 3,3 V, está optoacoplado para transmitir la señal a 7,4 V, superando la tensión puerta-fuente (VGS) necesaria para una conmutación adecuada».
Según los investigadores, el sistema también cuenta con una carcasa certificada para soportar normas IP55 o superiores.
El rendimiento de la herramienta portátil se probó en dos ubicaciones geográficas diferentes y para dos tipos distintos de paneles fotovoltaicos. Las mediciones se realizaron a distintas horas del día para garantizar el trazado de curvas en distintas radiaciones. Las pruebas demostraron que el sistema propuesto puede ofrecer resultados acordes con los de los dispositivos convencionales.
«Al utilizar componentes de bajo coste como microcontroladores y procesadores digitales de señales (DSP), nuestro desarrollo de un monitor de rendimiento fotovoltaico ha revelado valiosos beneficios económicos», subrayaron los académicos. «Este enfoque aumenta significativamente la rentabilidad y accesibilidad de los sistemas fotovoltaicos al reducir el gasto total necesario para su monitorización».
El grupo calculó el coste del dispositivo experimental y descubrió que podría oscilar entre 1.000 y 1.200 dólares. También dijo que sistemas más avanzados en el futuro podrían incluso alcanzar un coste de entre 275.000 y 630.000 dólares.
Los detalles del sistema pueden consultarse en el estudio «Design and implementation of an autonomous device with an app to monitor the performance of photovoltaic panels» (Diseño e implementación de un dispositivo autónomo con una app para monitorizar el rendimiento de paneles fotovoltaicos), publicado en Energy Reports.
«La naturaleza compacta del dispositivo permite su ampliación en futuras versiones con nuevas funcionalidades, como la caracterización de sistemas de producción eléctrica o la mejora de señales con electrónica enfocada al procesado de señales para lograr la certificación de calidad según los estándares establecidos», concluye el grupo.
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