En este artículo se describen los parámetros más característicos del campo (generador) solar fotovoltaico.

1. PARÁMETROS Y CARACTERÍSTICAS QUE LOS DEFINEN

2. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
-PROBLEMÁTICA PLANTEADA. La mayor parte de las aplicaciones de la
energía solar fotovoltaica demandan unos niveles de potencia que no
pueden ser fácilmente alcanzables por un único módulo.
Gracias a la conexión eléctrica adecuada de los módulos fotovoltaicos se
pueden conseguir niveles de potencia necesarios para cualquier aplicación,
existiendo sistemas desde los centenares de vatios hasta el orden de varios
megavatios.
-DEFINICIÓN. El conjunto de módulos fotovoltaicos conectados eléctricamente
entre sí forman lo que denominamos el CAMPO SOLAR FOTOVOLTAICO. Las
características eléctricas de un campo solar fotovoltaico se determinan a partir de
las características del módulo solar fotovoltaico utilizado.

3. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
-PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA (M.P.P.). Es el punto de trabajo en el que la
potencia entregada por el panel solar a la carga externa, es máxima. En el caso
más habitual de un sistema de conexión a la red de suministro eléctrico de
alterna (AC o alternate current), el convertidor electrónico utilizado se
denomina inversor o convertidor DC/AC.
-El PMP es un punto característico puesto que en ese punto de trabajo el campo
solar fotovoltaico genera la máxima energía para unas condiciones de operación
determinadas (radiación solar, temperatura, viento, etc..). Esa es la principal
razón por la que para maximizar la producción de energía del sistema
fotovoltaico resulta necesaria la inclusión de sistemas de seguimiento del punto
de máxima potencia (M.P.P.T. o maximum power point tracking) en los
convertidores electrónicos que controlan el punto de trabajo eléctrico del
campo solar.

4. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
-ASOCIACIÓN EN SERIE: La corriente que circula por los módulos asociados en
serie es la misma para todos ellos. La tensión del sistema que se consigue es el
producto de la tensión de un módulo fotovoltaico por el número de módulos
conectados en serie.
𝑽 𝑶𝑪_𝑨𝑺𝑶𝑪_𝑺𝑬𝑹𝑰𝑬 = 𝒏 𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐𝒔_𝒔𝒆𝒓𝒊𝒆 ∙ 𝑽 𝑶𝑪_𝑴Ó𝑫𝑼𝑳𝑶
-ASOCIACIÓN EN PARALELO: La corriente de salida del campo solar es la suma de
las corrientes que circulan por cada uno de los módulos asociados en paralelo. La
tensión de trabajo de todos los paneles es la misma.
𝑰 𝑺𝑪_𝑨𝑺𝑶𝑪_𝑷𝑨𝑹𝑨𝑳𝑬𝑳𝑶 = 𝒏 𝑴Ó𝑫𝑼𝑳𝑶𝑺_𝑬𝑵_𝑷𝑨𝑹𝑨𝑳𝑬𝑳𝑶 ∙ 𝑰 𝑺𝑪_𝑴Ó𝑫𝑼𝑳𝑶
𝑰 𝑺𝑪_𝑨𝑺𝑶𝑪_𝑷𝑨𝑹𝑨𝑳𝑬𝑳𝑶 = 𝑰 𝟏𝒏 + 𝑰 𝟐𝒏 + ⋯ + 𝑰 𝒛𝒏 = 𝑰 𝑺𝑪_𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳

5. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
-Siempre se ha de verificar en el diseño efectuado del campo solar
fotovoltaico que la tensión máxima de entrada del convertidor
electrónico al que se conectan los módulos en serie (VIN_MÁX_DC/**)
cumple las siguientes condiciones.
𝑽𝑰𝑵_𝑴𝑨𝑿_𝑫𝑪 ∗∗> 𝒏 𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐𝒔_𝒔𝒆𝒓𝒊𝒆 ∙ 𝑽 𝑶𝑪_𝑴Ó𝑫𝑼𝑳𝑶
𝒏 𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐𝒔_𝒔𝒆𝒓𝒊𝒆 ∙ 𝑽 𝑶𝑪_𝑴Ó𝑫𝑼𝑳𝑶 = 𝑽 𝑶𝑪_𝑪𝑨𝑴𝑷𝑶_𝑭𝑶𝑻𝑶𝑽𝑶𝑳𝑻𝑨𝑰𝑪𝑶

6. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
-CONEXIÓN MÓD. FOTOVOLTAICOS EN SERIE: Para este tipo de configuración se
conecta el polo positivo de un módulo, con el polo negativo del siguiente, así
sucesivamente con cuantos paneles sean necesarios. Con esto se consigue
aumentar la tensión y mantener el mismo valor de corriente generada.

7. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
-Siempre se ha de verificar en el diseño efectuado del campo solar
fotovoltaico que la intensidad máxima de entrada del convertidor
electrónico al que se conectan los módulos en serie (IIN_MÁX_DC/**)
cumple las siguientes condiciones:
𝑰 𝑰𝑵_𝑴Á𝑿_𝑫𝑪 > 𝒏 𝑹𝑨𝑴𝑨𝑺_𝑷𝑨𝑹𝑨𝑳𝑬𝑳𝑶 ∙ 𝑰 𝑺𝑪_𝑴Ó𝑫𝑼𝑳𝑶
𝒏 𝑹𝑨𝑴𝑨𝑺_𝑷𝑨𝑹𝑨𝑳𝑬𝑳𝑶 ∙ 𝑰 𝑺𝑪_𝑴Ó𝑫𝑼𝑳𝑶 = 𝑰 𝑺𝑪_𝑪𝑨𝑴𝑷𝑶_𝑭𝑶𝑻𝑶𝑽𝑶𝑳𝑻𝑨𝑰𝑪𝑶

8. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
-CONEXIÓN DE PLACAS SOLARES EN PARALELO: se conectan todos los
paneles por sus polos positivos y, por separado, por todos los polos negativos.
Con esto, lo que conseguimos es aumentar la corriente generada en la rama
(suma de las corrientes de cada panel) pero se mantiene la misma tensión que
la de uno de los paneles que componen la rama.

9. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
-POTENCIA FOTOVOLTAICA INSTALADA: Cada instalación fotovoltaica demanda
una potencia fotovoltaica con el fin de adaptarse a cada aplicación particular. La
potencia del campo fotovoltaico se denomina potencia de pico (condiciones
S.T.C.) del campo solar (PPK_FV) y se calcula como el producto del número de
módulos asociados en serie por el número de ramas en paralelo multiplicado por
la potencia de pico en el punto de máxima potencia.
-La potencia pico de un elemento fotovoltaico, se define como la máxima potencia
eléctrica que éste puede generar bajo las siguientes condiciones estándares de
medida, Irradiancia: 1.000 W/m², Temperatura: 25° C, AM: 1.5.
𝑷 𝑷𝑲_𝑭𝑽 = 𝒏 𝑴Ó𝑫𝑼𝑳𝑶𝑺_𝑺𝑬𝑹𝑰𝑬 ∙ 𝒏 𝑹𝑨𝑴𝑨𝑺_𝑷𝑨𝑹𝑨𝑳𝑬𝑳𝑶 ∙ 𝑷 𝑷𝑨𝑵𝑬𝑳_𝑴𝑷𝑷

10. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
UN CAMPO FOTOVOLTAICO ESTÁ FORMADO POR 400 MÓDULOS Y TIENE 10
RAMAS (“STRINGS”) INTERCONECTADAS EN PARALELO ¿CÓMO ESTÁ
ESTRUCTURADO EL CAMPO FOTOVOLTAICO?
Si hay 10 ramas (“Strings”) en paralelo, cada rama está formada por 40
módulos.
UN CAMPO FOTOVOLTAICO ESTÁ FORMADO POR 400 MÓDULOS Y TIENE 10
MÓDULOS INTERCONECTADOS EN SERIE ¿CÓMO ESTÁ ESTRUCTURADO EL
CAMPO FOTOVOLTAICO?
Si hay 10 módulos en cada rama (conectados en serie), hay 40 ramas
conectadas en paralelo para configurar el campo fotovoltaico.

11. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
La potencia pico del campo fotovoltaico se puede calcular también como el
producto total de la tensión total en el punto de máxima potencia (MPP)
obtenida al sumar la corriente en el M.P.P. suministrada por cada una de las
ramas (“strings”) en paralelo existentes en la instalación (todos los valores en
condiciones S.T.C.).
La potencia total del campo solar fotovoltaico instalada nunca deberá
sobrepasar el límite de potencia máxima fotovoltaica en la entrada D.C. del
convertidor de potencia que se conecta a la salida del campo fotovoltaico.
𝑷 𝑰𝑵_𝑴Á𝑿_𝑫𝑪 > 𝑷 𝑷𝑲_𝑭𝑽

12. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
PROTECCIONES EN LOS GENERADORES FOTOVOLTAICOS. DIODOS.
-DIODO ANTI-RETORNO (D.R.) Se utiliza para impedir que la corriente de otras ramas
en paralelo pueda circular y disiparse en ramas en serie con distinto punto de
trabajo. Los diodos anti-retorno son muy útiles cuando se presentan módulos
sombreados o accidentalmente se produce un cortocircuito en algún módulo.
ESQUEMA DE UN CAMPO SOLAR CON DIODOS ANTI-RETORNO EN CADA RAMA.

13. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
PROTECCIONES EN LOS GENERADORES FOTOVOLTAICOS. DIODOS.
-DIODO DE BLOQUEO (D.B.) Se utiliza para prevenir la descarga de la batería a través
de los paneles fotovoltaicos durante la noche en instalaciones aisladas sin diodos
antirretorno.
ESQUEMA DE UN CAMPO SOLAR CON DIODOS DE BLOQUEO.

14. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
CONCLUSIONES:
-Los diodos anti-retorno suelen ser preferidos ya que permiten evitar los
efectos nocivos de los sombreados y la descarga de la batería de manera
simultánea, siendo más simple su elección, al tener que soportar una
corriente menor.
-El número máximo y mínimo de módulos que se pueden asociar en serie en
una rama viene determinado por las tensiones mínima y máxima de continua
de entrada del inversor y por las tensiones características del módulo
fotovoltaico usado en la instalación (VOC y VMPP).
-El número máximo de ramas en paralelo se determina a partir de la corriente
de continua máxima a la entrada del inversor (IDC_MÁX_INV) y la corriente (IMPP)
del módulo.

15. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
PROTECCIONES. DIODO DE BLOQUEO
-Los diodos anti-retorno suelen ser preferidos ya que permiten evitar los
efectos nocivos de los sombreados y la descarga de la batería de manera
simultánea, siendo más simple su elección, al tener que soportar una
corriente menor.
-El número máximo y mínimo de módulos que se pueden asociar en serie en
una rama viene determinado por las tensiones mínima y máxima de
continua de entrada del inversor y por las tensiones características del
módulo fotovoltaico usado en la instalación (VOC y VMPP).
-El número máximo de ramas en paralelo se determina a partir de la
corriente de continua máxima a la entrada del inversor (IDC_MÁX_INV) y la
corriente (IMPP) del módulo.

16. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
EJEMPLO DE ASOCIACIÓN DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS:
-EN EL SIGUIENTE EJEMPLO SE TOMA UN CAMPO SOLAR FORMADO POR
CUATRO RAMAS EN PARALELO A-150-M EN SERIE QUE SE HA CONECTADO A
RED (CONVERTIDOR AC/DC). LOS PARÁMETROS DE CÁLCULO DEL MÓDULO
SON LOS SIGUIENTES.
PMPP (w) 150 IMPP (A) 4,4
VOC (V) 43,4 α (A/ºC) 0,002
ISC (A) 4,80 β (V/ºC) -0,161
VMPP (V) 34,0 δ (w/ºC) -0,493
PARÁMETROS DEL MÓDULO ATERSA A-150-M

17. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
EJEMPLO DE ASOCIACIÓN DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS:
- La configuración del campo solar se esquematiza a continuación:

18. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
-Calcular la corriente total del campo solar en cortocircuito (ISC_TOTAL) y en
el MPP (ITOTAL_MPP) del campo fotovoltaico.
-Calcular la corriente que circula por cada una de las ramas en
cortocircuito y en el M.P.P.
𝑰 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳_𝑺𝑪 = 𝟒 ∙ 𝑰 𝑺𝑪_𝑴Ó𝑫𝑼𝑳𝑶 = 𝟒 ∙ 𝟒, 𝟖𝑨 = 𝟏𝟗, 𝟐𝑨
𝑰 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳_𝑴𝑷𝑷 = 𝟒 ∙ 𝑰 𝑴𝑷𝑷_𝑴Ó𝑫𝑼𝑳𝑶 = 𝟒 ∙ 𝟒, 𝟒𝑨 = 𝟏𝟕, 𝟔𝑨
𝑰 𝟏𝑺𝑪 = 𝑰 𝟑𝑺𝑪 = 𝟒, 𝟖𝑨
𝑰 𝟐𝑺𝑪 = 𝑰 𝟒𝑺𝑪 = −𝟒, 𝟖𝑨
𝑰 𝟏𝑴𝑷𝑷 = 𝑰 𝟑𝑴𝑷𝑷 = 𝟒, 𝟒𝑨
𝑰 𝟐𝑴𝑷𝑷 = 𝑰 𝟒𝑴𝑷𝑷 = −𝟒, 𝟒𝑨

19. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
-Calcular la tensión del campo solar en circuito abierto y la tensión en el
punto de máxima potencia.
-Calcular las tensiones V1OC, V2OC, V3OC, V4OC y V1MPP, V2MPP, V3MPP, V4MPP. En
Voltios.
𝑽 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳_𝑶𝑪 = 𝟔 ∙ 𝟒𝟑, 𝟒𝑽 = 𝟐𝟔𝟎, 𝟒𝑽
𝑽 𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳_𝑴𝑷𝑷 = 𝟔 ∙ 𝟑𝟒𝑽 = 𝟐𝟎𝟒𝑽
V1OC 174 V1MPP 136
V2OC 86,8 V2MPP 68,0
V3OC -86,8 V3MPP -68,0
V4OC 130 V4MPP 102
TENSIONES EN LOS DIFERENTES PUNTOS INDICADOS EN LA FIGURA

20. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA DEL CAMPO FOTOVOLTAICO.
-Para unas determinadas condiciones de trabajo (radiación solar, temperatura
ambiente, viento, etc…), el punto de trabajo (o punto de operación) del campo solar
fotovoltaico está definido por la tensión que produce el campo solar fotovoltaico
entre terminales y la corriente que suministra el campo solar fotovoltaico a la carga
conectada entre terminales.
-La zona en la que está situada el M.P.P. se sitúa entre la región de corriente constante
y la región de tensión constante del campo solar. El valor de la tensión en el punto de
máxima potencia (VMPP) suele situarse en la mayoría de los módulos fotovoltaicos de
c-Si alrededor de un 80% de la tensión de circuito abierto:
𝑽 𝑴𝑷𝑷 = 𝟎, 𝟖 × 𝑽 𝑶𝑪

21. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA DEL CAMPO FOTOVOLTAICO.
-
-La magnitud de la corriente en el punto de máxima potencia (IMPP) suele situarse
en la mayoría de los módulos fotovoltaicos de c-Si alrededor de un 90% de la
corriente de cortocircuito:
-En los módulos fotovoltaicos de capa delgada el M.P.P. se ubica sobre un 75%
para la tensión de circuito abierto y sobre un 80% entre las diversas tecnologías
existentes (a-Si, CIS, Cd-Te, etc...).
𝑰 𝑴𝑷𝑷 = 𝟎, 𝟗 × 𝑰 𝑺𝑪
𝑽 𝑴𝑷𝑷 = 𝟎, 𝟕𝟓 × 𝑽 𝑶𝑪
𝑰 𝑴𝑷𝑷 ≈ 𝟎, 𝟖 × 𝑰 𝑺𝑪

22. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA DEL CAMPO FOTOVOLTAICO.
EN EL GRÁFICO SE MARCA LA REGIÓN DE TENSIÓN CTE. Y LA REGIÓN DE INTENSIDAD CTE

23. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA DEL CAMPO FOTOVOLTAICO.
-La potencia M.P.P. de un módulo fotovoltaico se calcula como el producto de la VMPP
por la IMPP y se denomina habitualmente la potencia nominal del módulo, potencia
de pico (PPK) o potencia en el MPP (PMPP).
-Los fabricantes de módulos incluyen en sus hojas de características todos los
parámetros anteriores ( VOC, VMPP, ISC, IMPP y PMPP) medidos para las Condiciones
Estándar de Medida (S.T.C.) marcadas por la Euro-norma EN61215.
-Las S.T.C./C.E.M. se enumeran a continuación:
• Radiación de 1kw/m2.
• Temperatura de la célula de 25ºC.
• Masa de Aire (Air Mass)=1,5

24. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
SEGUIMIENTO DEL PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA FOTOVOLTAICA.
Un regulador MPPT consta de:
•El convertidor de tensión DC-DC (de alta tensión en el campo fotovoltaico a baja
tensión en las baterías) permite trabajar a tensiones diferentes en el campo
fotovoltaico y en las baterías.
•El seguidor del punto de máxima potencia (M.P.P.T.) adapta la tensión de
funcionamiento en el campo fotovoltaico a la que proporcione la máxima
potencia.
En un regulador MPPT la energía que entra y sale del regulador es la misma, al
igual que en los reguladores PWM, pero la tensión y la corriente son diferentes a
un lado y a otro. Con ello se consigue aumentar la tensión del panel solar y
aumentar la producción solar en hasta un 30%

25. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
SEGUIMIENTO DEL PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA FOTOVOLTAICA.
•Al poder trabajar a tensiones más elevadas en el campo fotovoltaico, se reducen
las pérdidas energéticas ocasionadas con bajas tensiones (como las pérdidas son
proporcionales a la corriente, a menor corriente, menores pérdidas), haciendo
que los reguladores MPPT sean especialmente indicados para potencias
fotovoltaicas elevadas, dónde se busque generar el máximo de energía.
•El seguimiento del punto de máxima potencia de un módulo fotovoltaico o de un
conjunto de módulos (campo fotovoltaico) es uno de los principales objetivos a
alcanzar en cualquier instalación solar fotovoltaica.
•Con un buen seguimiento del punto de máxima potencia del campo solar, la
potencia del campo fotovoltaico será la máxima y la energía generada por la
instalación se maximizará para las condiciones de trabajo existentes.

26. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
SEGUIMIENTO DEL PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA FOTOVOLTAICA.
CURVA CTCA. I-V DE UN PANEL RENDIMIENTO CON REGULADOR P.W.M. Y MPPT

27. CAMPOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.
SEGUIMIENTO DEL PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA FOTOVOLTAICA.
-Las condiciones de trabajo de las instalaciones fotovoltaicas pueden variar
entre sí.
-En una misma instalación fotovoltaica presentan variaciones de forma diaria,
semanal, mensual. El punto de MPP varía a lo largo del día y por lo tanto hay
que calcular de manera continua el valor adecuado del MPP que maximiza la
energía generada por el sistema fotovoltaico.
-El objetivo del control del MPP es establecer el punto de trabajo en el que el
campo fotovoltaico suministra la máxima potencia.
-Los convertidores electrónicos de potencia más habitualmente utilizados para
implementar el control del MPP son convertidores DC/DC reductores o
elevadores.