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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN ENERGÍAS RENOVABLES
INFORME DE LABORATORIO Nº 01 (Laboratorio de Energías Renovables V)
RENDIMIENTO DE UN PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO
PRESENTADO POR:
HUARACHA TUPAC, Yeison
DOCENTE ENCARGADO:
Ing. HUMIPIRI PARI, Juvenal Alcides
UNAJ – EPIER
2018 - I, 20 de mayo
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CONTENIDO
1. RESUMEN .........................................................................................................................1
2. INTRODUCCION...............................................................................................................1
3. OBJETIVOS .......................................................................................................................2
4. MARCO TEORICO............................................................................................................2
4.1 Estructura del módulo fotovoltaico................................................................................2
4.2 El efecto fotovoltaico ....................................................................................................3
4.3 Parámetros de funcionamiento de una célula solar.........................................................4
4.4 Funcionamiento de una célula solar...............................................................................5
4.4.1 Factor de forma y Eficiencia ..................................................................................6
4.5 Eficiencia con respecto al área total...............................................................................6
5. METODO EXPERIMENTAL.............................................................................................7
5.1 Equipos a utilizar ..........................................................................................................7
5.2 Características del panel solar Marca PROSTAR tipo Poli cristalino .............................7
5.2.1 Datos del Fabricante del Panel Solar PROSTAN 120 Wp ......................................7
5.2.2 Instrumentación .....................................................................................................9
5.3 Procedimiento de ensayo...............................................................................................9
5.3.1 Pruebas a realizar:..................................................................................................9
5.3.2 Antes del ensayo:...................................................................................................9
5.3.3 Durante el ensayo: .................................................................................................9
5.3.4 Precauciones durante el ensayo ............................................................................10
5.4 Cálculos......................................................................................................................10
5.4.1 Hoja de datos .......................................................................................................10
5.4.2 Condiciones Ambientales.....................................................................................10
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5.4.3 Tabla de datos experimentales..............................................................................11
5.4.4 Tabla de datos obtenidos con potencias ................................................................11
5.4.5 Hoja de instrumentación.......................................................................................12
6. CUESTIONARIO .............................................................................................................12
6.1 Nombre los tipos de celdas solares que conoce y explique la diferencia.......................12
6.2 Hable sobre el rendimiento de los paneles solares fotovoltaicos ..................................13
6.3 Que es eficiencia de un panel solar fotovoltaico ..........................................................13
6.4 Compare la potencia máxima del panel solar medido con el de la placa del fabricante.14
6.5 Grafique la curva I-V para determinar la potencia máxima..........................................15
6.6 Haga el grafico de potencia del panel solar..................................................................15
6.7 Que son las condiciones de prueba STC, explique.......................................................15
7. ANEXOS ..........................................................................................................................16
8. CONCLUSIONES ............................................................................................................17
9. DISCUSIÓN .....................................................................................................................17
LISTA DE TABLAS.................................................................................................................18
LISTA DE GRAFICOS ............................................................................................................18
LISTA DE FIGURAS ...............................................................................................................18
REFERENCIAS........................................................................................................................19
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pág. 1YEISON HUARACHA TUPAC
RENDIMIENTO DE UN PANEL FOTOVOLTAICO
1. RESUMEN
En el laboratorio de energías renovables V, realizado por el X semestre de la escuela
profesional de ingeniería en energías renovables se realizó la medición de parámetros
operacionales de un panel fotovoltaico para la determinación de su rendimiento, el presente
laboratorio se realizó en el laboratorio de energías renovables, con la supervisión del ingeniero
Alcides Juvenal, los instrumentos que se usaron para la recolección de datos se detallan
posteriormente, como resultado se obtuvo el rendimiento del panel fotovoltaico marca
PROSTAN que resulto , junto a ello parámetros importantes que se muestran en las
conclusiones del presente informe.
2. INTRODUCCION
Los módulos fotovoltaicos (llamados también 'paneles solares o placas solares') cristalinos de
silicio son los más comunes y, a pesar de nuevos desarrollos, los más instalados al nivel
mundial (87%). Con razón: la tecnología es comprobada desde hace décadas y su vida supera
sin problemas 30 años. Módulos de calidad vienen con una garantía de rendimiento mínimo
de 80% en 25 años. Fallos ocurren en menos de 1%, y la mayoría es causada por daños
externos. Aparte de una limpieza ocasional, no necesitan ningún mantenimiento (Delta Volt
SAC, 2010).
La eficiencia de los paneles solares varía considerablemente. Solamente en condiciones
excepcionales un módulo rinde la energía anunciada por el fabricante. En la vida real, aunque
en las mejores condiciones bajo el sol del mediodía, un panel puede producir solamente entre
75 y 85% de su capacidad nominal.
Hay varias razones y una causa es la forma de medir. Los valores de los módulos anunciados
por los fabricantes se miden momentáneamente con un flash, usando el
estándar STC (Standard Test Conditions). Esta forma permite un control durante la
fabricación, pero no refleja el rendimiento de un panel instalado en la intemperie (Delta Volt
SAC, 2010).
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pág. 2YEISON HUARACHA TUPAC
3. OBJETIVOS
 Medir los parámetros de un panel solar fotovoltaico en vacío y con carga
 Calcular la potencia máxima que puede entregar el panel solar fotovoltaico
 Calcular el rendimiento del panel solar fotovoltaico
4. MARCO TEORICO
4.1 Estructura del módulo fotovoltaico
El modulo fotovoltaico consiste en la conexión eléctrica de células FV en serie – paralelo hasta
obtener los valores de voltaje y corriente destacados deseados. El conjunto así definido es
encapsulado de forma que quede protegido de los agentes atmosféricos que le puedan afectar
cuando esté trabajando en la intemperie, dándole a la vez rigidez mecánica y aislándole
eléctricamente del exterior. No obstante en la actualidad, con la amplia gama de aplicaciones
fotovoltaicas existentes y el incremento de nuevas aplicaciones como la integración de
sistemas fotovoltaicos en edificios, el tamaño y características de los módulos presenta una
gran variación, pudiendo encontrarse desde el módulo convencional con cubierta frontal
transparente, encapsulado en Tedlar y con 36 células conectadas en serie, hasta módulos
semitransparentes coloreados especialmente diseñados para su integración en edificios, o los
llamados “AC-modules” , que incorporan un pequeño inversor en la caja de conexiones
generando por tanto en corriente alterna (Alonso Garcia, 2006, pág. 5).
En la Figura 4-1 se ha querido mostrar algún ejemplo de la variedad existente hoy en el
mercado. Por un lado, se muestra la gama de módulos del fabricante Kyocera, donde se pueden
apreciar distintos tamaños y formas de células, algunos de los módulos fotovoltaicos “menos”
convencionales, como los módulos flexibles de Uni-Solar, un módulo de ASE con células
fabricadas con un proceso especial de crecimiento por el borde que permite tener más
versatilidad en el tamaño y forma de la célula, las células y módulos transparentes de Sun ways
o una teja fotovoltaica de Isofotón. Es sólo una pequeña representación, ya que en la actualidad
existe un gran número de fabricantes de módulos y las posibilidades se amplían día a día
(Alonso Garcia, 2006).
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pág. 3YEISON HUARACHA TUPAC
Figura 4-1. Algunos ejemplos de módulos fotovoltaicos poco convencionales (Alonso Garcia, 2006).
4.2 El efecto fotovoltaico
En estas condiciones, si incide luz y los fotones comunican energía a los electrones del
semiconductor (Figura 6.26), algunos de estos electrones pueden atravesar la barrera de
potencial, siendo expulsados fuera del semiconductor a través de un circuito exterior: se
produce una corriente eléctrica. Los electrones, tras recorrer el circuito externo vuelven a
entrar en el semiconductor por la cara opuesta (Carta González, Calero Pérez, Colmenar
Santos, & Castro Gil, 2009, pág. 254).
Figura 4-2. Efecto fotovoltaico (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil, 2009).
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pág. 4YEISON HUARACHA TUPAC
4.3 Parámetros de funcionamiento de una célula solar
La Figura 4-3 representa la corriente en función de la tensión que aparece en la célula. El lector
puede ir viendo en dicha figura algunos de los parámetros de funcionamiento de la célula solar,
que serán explicados en el presente epígrafe. Además, puede apreciarse también la curva de
potencia de la célula sobre la misma gráfica, para hacerse una idea de cómo evoluciona la
misma en función de los dos parámetros analizados (Carta González, Calero Pérez, Colmenar
Santos, & Castro Gil, 2009).
Figura 4-3. Característica I-V de una célula FV (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil,
2009).
Los parámetros de funcionamiento de una célula solar, son los que a continuación se detallan:
La corriente de cortocircuito, ISC. Es la corriente que se obtiene de la célula cuando la tensión
en sus bornes es de cero voltios; es la máxima corriente que se puede obtener de la célula.
La tensión de circuito abierto, VOC. Es la tensión para la que los procesos de recombinación
igualan a los de generación y, por lo tanto, la corriente que se extrae de la célula es nula;
constituye la máxima tensión que se puede extraer de una célula solar. En las células de Si de
tipo medio es del orden de 0,6 V mientras que en las de GaAs es de 1 V (Carta González,
Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil, 2009).
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pág. 5YEISON HUARACHA TUPAC
Potencia máxima, Pmax. La potencia, P, es el producto de la corriente por la tensión; tanto en
cortocircuito como en circuito abierto la potencia es 0, por lo que habrá un valor entre 0 y VOC
para el que la potencia será máxima y vale Pmax = Vmáx. Imáx.
Factor de forma, FF. Que se relaciona con la potencia máxima, la tensión en circuito abierto
y la corriente de cortocircuito por la Ecuación (4.1). Obsérvese que el máximo valor que puede
tomar es FF =1; así, cuanto más próximo sea este número a la unidad, mejor será la célula.
PMax=ISC.VOC.FF (4.1)
Eficiencia, ŋ. Expresado en %, es el parámetro por excelencia que define el funcionamiento
de la célula solar. Representa la relación entre la potencia que obtenemos de la célula y la
potencia de la luz que incide sobre ella. Así (4.2):
ŋ=
ISC.VOC.FF
A.Psol
.100 (4.2)
Donde Psol es la potencia luminosa por unidad de área que se recibe del sol en forma de fotones
(en condiciones estándar, 100 mW/cm2
) y A es el área de la célula (Carta González, Calero
Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil, 2009, pág. 272).
4.4 Funcionamiento de una célula solar
Figura 4-4. Curvas corriente-tensión (línea discontinua) y potencia-tensión (línea continua) de una célula solar
(Ta = 20 ◦C y G = 800 W /m2
) (Perpiñam Lamigueiro, 2018).
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4.4.1 Factor de forma y Eficiencia
El área encerrada por el rectángulo definido por el producto Impp · Vmpp es, como es observable
en la Figura 4-4, inferior a la representada por el producto Isc · Voc. La relación entre estas dos
superficies se cuantifica con el factor de forma:
FF=
Impp.Vmpp
ISC.VOC
(4.3)
El factor de forma es tanto más cercano a la unidad cuánto más acentuado sea el codo
localizado en el punto de máxima potencia. Su valor, normalmente comprendido entre 0,7 y
0,8, varía poco de unas células a otros. Conociendo los valores de Isc y Voc es posible calcular
la potencia en el punto de máxima potencia, dado que Pmpp = FF · Isc · Voc.
Por otra parte, la calidad de una célula se puede cuantificar con la eficiencia de conversión
según la ecuación
ŋ=
Impp.Vmpp
PL
(4.4)
Donde PL representa la potencia luminosa que incide en la célula. Como es evidente de la
ecuación 4.4, este valor de eficiencia se corresponde al caso en el que el acoplamiento entre la
carga y la célula permite a ésta trabajar en el punto de máxima potencia. Las células
industriales de silicio suelen ofrecer eficiencias comprendidas entre el 13 % y el 17 %
(Perpiñam Lamigueiro, 2018).
4.5 Eficiencia con respecto al área total
Esta definición implica la relación entre la máxima potencia generada por el dispositivo y la
cantidad de radiación solar incidente en el dispositivo completo. Por dispositivo completo se
entiende el área total del módulo, incluyendo células, espacio intercelular, contactos y marco
del mismo (Alonso Garcia, 2006).
ŋárea total
=
Pmax
AT.ET
(4.5)
Donde η área total es la eficiencia con respecto al área total, Pmax es la potencia máxima que
puede generar el dispositivo, AT es el área total del mismo y ET es la radiación solar incidente
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total, para saber la eficiencia con respecto al área de la celular solar, solo se debería remplazar
AT por Ac que vendría a ser el área de la célula (Alonso Garcia, 2006) .
5. METODO EXPERIMENTAL
5.1 Equipos a utilizar
 1 panel solar fotovoltaico de 100 Wp instalado en la estructura metálica del 4 piso,
laboratorio de energías renovables, eso adecuado para el ensayo a realizar.
 Banco de resistencia variable de 0 a 100 ohmios, y de 10 A
 Multímetro Digital FLUKE
 Pinza Amperimétrica FLUKE
 Un inclino metro digital
 Cables de conexión adecuados
5.2 Características del panel solar Marca PROSTAR tipo Poli cristalino
Figura 5-1. Panel solar para pruebas de la EPIER de 120 Wp (Fuente: Elaboración Propia).
5.2.1 Datos del Fabricante del Panel Solar PROSTAN 120 Wp
Mostrados en la siguiente Tabla 5-1:
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Tabla 5-1
Características eléctricas del panel solar PROSTAN 120 Wp.
Datos eléctricos Modelo 100 Explicación
Potencia Máxima Nominal (Pmpp,Pmax) 120 W Es el valor pico, corresponde a
la máxima potencia que puede
entregar el panel solar en un
momento dado. Este valor
debe ser superior al de
consumo máximo para el que
se ha diseñado el sistema
fotovoltaico.
Corriente en punto máxima de
potencia (Impp,IMP)
6.67 A Es el valor de la corriente
proporcionada por el panel
cuando se encuentra en el
punto de máxima potencia
Pmpp.
Tensión en potencia máxima
(Vmpp,Vmp)
18V Es el valor en voltios de la
tensión que proporcionara el
panel cuando esté trabajando
en el valor de potencia
máxima.
Corriente de corto circuito (Isc) 7.20 A Intensidad que circula por el
panel cuando la salida esta
cortocircuitada.
Tensión de circuito abierto (Voc) 22.5V Tensión en los terminales de
conexión cuando no hay
ninguna carga conectada al
panel.
Eficiencia de la celular (±3%) % Rendimiento de la célula solar
de silicio
Eficiencia del módulo (±3%) % Rendimiento del panel solar
Dimensión del panel solar PLACA 0.67m x 1.2m Área total del fabricante del
panel solar
Área total de célula solar EPIER 12.5cm
x15.52cm
Área determinada en el
laboratorio EPIER
Área total del panel solar EPIER 0.6208 m
x1.125m
Área determinara en el
laboratorio EPIER
Datos obtenidos de la placa del fabricante (Fuente: Elaboración propia).
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5.2.2 Instrumentación
Todos estos equipos se muestran en el esquema adjunto
Figura 5-2. Esquema de conexión de la guía de laboratorio (Fuente; Laboratorio EPIER).
5.3 Procedimiento de ensayo
5.3.1 Pruebas a realizar:
 Instalé el panel solar fotovoltaico en un soporte adecuado, gradué el Angulo para que
los rayos solares con el panel formen 90 grados.
 Tome lecturas de tensión, corriente del panel, anote también la hora del ensayo, anote
en una tabla de lecturas.
 Se realizarán las conexiones eléctricas del sistema de energía solar de acuerdo a los
diagramas mostrados y luego durante el ensayo se tomarán de forma ordenada los datos
requeridos.
5.3.2 Antes del ensayo:
 Revisar las conexiones del amperímetro y voltímetro antes de conectar el panel solar
 Revise el buen estado de los instrumentos
 Verificar la disponibilidad de cables para realizar las conexiones eléctricas, los cables
deben soportar la corriente de trabajo.
5.3.3 Durante el ensayo:
Medición de la máxima potencia del panel solar fotovoltaico
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pág. 10YEISON HUARACHA TUPAC
 Instalar los paneles de acuerdo a indicación.
 Las medidas se realizarán con la orientación y ángulo adecuados.
 Realizar la conexión eléctrica del sistema de acuerdo al diagrama de la Figura 5-2.
 Iniciar las medidas con el valor de la resistencia variable en 0 ohm.
 Tomar la lectura de la corriente y tensión para cada variación del valor de la resistencia
la cual ira incrementándose de acuerdo a las necesidades,
 Anotar en la tabla, obtenga la mayor cantidad de medidas.
 Instale la resistencia con el valor obtenido para máxima potencia para poder realizar el
segundo ensayo.
 Ahora puede realizar las lecturas para obtener el rendimiento del panel solar
fotovoltaico.
 Tenga en cuenta las precauciones abajo indicados.
5.3.4 Precauciones durante el ensayo
 En el primer ensayo cuando trabaje con valores bajos de resistencia conecte el panel
solo cuando tenga que tomar la lectura, las corrientes altas pueden dañar la resistencia
de carga.
5.4 Cálculos
En base a los datos tomados evaluar:
 La potencia máxima entregada por los paneles solares (watts)
 Eficiencia de los paneles solares (%)
5.4.1 Hoja de datos
Fecha 15 de Mayo del 2018
Hora 4: 16 pm
5.4.2 Condiciones Ambientales
Variables Símbolo Unidades Valor
Velocidad del viento V m/s
Temperatura ambiental Tamb °C
Radiación solar horizontal Ho W/m2
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5.4.3 Tabla de datos experimentales
Tabla 5-2
Tabla de datos obtenidos en el proceso de desarrollo del laboratorio Nº1
Tensión (V)
Corriente
(A)
Resistencia
(Ohm)
Potencia
(Watts)
0.6 5.6 0 3.36
2.65 5.5 0.4 14.575
6.84 5.5 0.8 37.62
6.85 5.5 1.2 37.675
8.46 5.3 1.6 44.838
10.11 5.1 2 51.561
11.85 5.1 2.4 60.435
13.65 5 2.8 68.25
15.8 4.9 3.2 77.42
16.72 4.8 3.6 80.256
18.11 4.7 4 85.117
18.81 4.4 4.4 82.764
19.47 4.2 4.8 81.774
19.46 3.9 5.2 75.894
19.66 3.7 5.6 72.742
19.79 3.6 6 71.244
19.97 3.4 6.4 67.898
20.12 3.2 6.8 64.384
Datos obtenidos de la experimentación (Fuente; Elaboración propia).
5.4.4 Tabla de datos obtenidos con potencias
Tabla 5-3
Tabla de datos expandidos en las tres formas de desarrollar potencia.
Tensión
(V)
Corriente
(A)
Resistencia
(Ohm)
Potencia
(Watts)
V.I
Potencia:
𝑉2
𝑅
Potencia:
𝑅. 𝐼2
0.6 5.6 0 3.36 --- 0
2.65 5.5 0.4 14.575 17.55625 12.1
6.84 5.5 0.8 37.62 58.482 24.2
6.85 5.5 1.2 37.675 39.102083 36.3
8.46 5.3 1.6 44.838 44.73225 44.944
10.11 5.1 2 51.561 51.10605 52.02
11.85 5.1 2.4 60.435 58.509375 62.424
13.65 5 2.8 68.25 66.54375 70
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15.8 4.9 3.2 77.42 78.0125 76.832
16.72 4.8 3.6 80.256 77.655111 82.944
18.11 4.7 4 85.117 81.993025 88.36
18.81 4.4 4.4 82.764 80.41275 85.184
19.47 4.2 4.8 81.774 78.975188 84.672
19.46 3.9 5.2 75.894 72.825308 79.092
19.66 3.7 5.6 72.742 69.020643 76.664
19.79 3.6 6 71.244 65.274017 77.76
19.97 3.4 6.4 67.898 62.312641 73.984
20.12 3.2 6.8 64.384 59.531529 69.632
Datos donde se señalan otras potencias (Fuente; Elaboración propia).
5.4.5 Hoja de instrumentación
Instrumento Marca Modelo % de Error
Pinza Amperimetrica FLUKE 375 TRUE RMS
CLAMP METER
5 %
Resistencia Variable EKM YT 5%
Multímetro FLUKE 175 TRUE RMS
MULTIMETER
5%
Inclino metro Hecho por el ing. ---- ---
Regla Artesco Regla cm ---
6. CUESTIONARIO
6.1 Nombre los tipos de celdas solares que conoce y explique la diferencia
Existen muchas variedades de celdas solares, pero las que conozco son: celdas solares mono
cristalinas, poli cristalinos y amorfos, mostrados en la siguiente
Figura 6-1. Tipos de paneles solares (Barros Borgoño, 2016).
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La diferencia entre estos tipos de celular solares:
 Los paneles mono cristalino son más eficientes que los de tipo poli cristalino (en
condiciones STC), su vida útil es mayor que los polis cristalinos y el comportamiento
frente a la radiación difusa es óptima, los costos de estos paneles son más altos que los
de tipo poli cristalino.
 Los paneles poli cristalinos como se mencionó son más económicos que los monos
cristalinos, además de ello estos destacan en su óptimo rendimiento frente a altas
temperaturas y fenómenos atmosféricos, donde el mono cristalino suele ser más
delicado y tiende a reducir su rendimiento.
 Los paneles amorfos de precio más económicos que ambos paneles solares
mencionados anteriormente, estos llevan la desventaja de ser menos eficientes debido
a su fabricación, las ventajas que tiene es que son a todo terreno, su rendimiento no
varía con las altas temperaturas y demás fenómenos atmosféricos.
6.2 Hable sobre el rendimiento de los paneles solares fotovoltaicos
El rendimiento de un panel solar fotovoltaico se refiere al comportamiento que este tendrá al
generar energía eléctrica, esta característica podría variar ya sea por factores que la afecten
como pueden ser las altas temperaturas, polvo en su superficie, falta de radiación solar.
Cabe recalcar que, si queremos adquirir un módulo con un rendimiento óptimo, el costo será
alto, y si se opta por algo más económico entonces se optara por paneles con más bajo
rendimiento con son los amorfos.
6.3 Que es eficiencia de un panel solar fotovoltaico
Como lo menciona Carta Gonzales en su libro “Centrales de energías renovables” la eficiencia
de un panel fotovoltaico es el parámetro por excelencia que define el funcionamiento de la
célula solar, expresado en %. Representa la relación entre la potencia que obtenemos de la
célula y la potencia de la luz que incide sobre ella. Así la ecuación (4.2):
ŋ=
ISC.VOC.FF
A.Psol
.100
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pág. 14YEISON HUARACHA TUPAC
Donde:
Psol: Es la potencia luminosa por unidad de área que se recibe del sol en forma de fotones
(en condiciones estándar, 1000 W/m2
)
A: Es el área de la célula
ISC: Corriente de corto circuito del panel fotovoltaico
VOC: Voltaje en circuito abierto del panel fotovoltaico
FF: Factor de Forma.
En el laboratorio de energías renovables la eficiencia del panel solar PROSTAN 120 Wp
La eficiencia se determinó mediante la ecuación (4.2) resulto la siguiente:
ŋ=
ISC.VOC.FF
A.Psol
.100…………….. (1)
FF=
Impp.Vmpp
ISC.VOC
…….. (2)
Remplazando 2 en 1 tenemos:
ŋ=
Impp.Vmpp
A.Psol
.100
Los datos se tomaron de la Tabla 5-1, la (Psol, G) dato de irradiancia solar se consideró según
datos de STC (1000 w/m2
).
ŋ=
4.7x18.11w
(1.125 x 0.6208)m2.1000
w
m2
.100
EFICIENCIA DEL PANEL SOLAR ŋ = 12.18%
6.4 Compare la potencia máxima del panel solar medido con el de la placa del fabricante
La potencia máxima del panel solar (Lab Nº 1): 85.11 Watts
La potencia de placa del fabricante: 120.00 Watts
Nota:
La potencia máxima que se obtuvo en el laboratorio N°1 resulto ser 85.11
Watts, siendo menos al de placa de 120 Watts, esto debido a que los datos se
recolectaron fuera de la hora solar pico (4:16 pm).
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pág. 15YEISON HUARACHA TUPAC
6.5 Grafique la curva I-V para determinar la potencia máxima
Grafico 6-1 Curva característica de I-V del panel solar PROSTAN 120 Wp, 4:16 pm (Fuente; Elaboración Propia).
Nota
La potencia Máxima del panel fotovoltaico se obtuvo en el punto (18.11V , 4.7 Amp),
esta potencia resulto 85.11 Watts.
6.6 Haga el grafico de potencia del panel solar
Grafico 6-2. Comportamiento de la potencia del panel solar respecto al tiempo (Fuente; Elaboración Propia).
6.7 Que son las condiciones de prueba STC, explique
Los STC son Condiciones normalizados para el ensayo de paneles solares, ya sea para
determinar el comportamiento de un panel solar estos valores son: Radiación solar de 1000
W/m², temperatura de la célula fotovoltaica 25°C, Valor espectral = 1,5 AM. Cabe aclarar que
5,6 5,5 5,5
5,3
5,1 5,1 5 4,94,8 4,7
4,44,2
3,93,73,63,43,2
0
1
2
3
4
5
6
0 5 10 15 20 25
Corriente(Ampere)
Voltaje (Voltios)
Curva caracteristica del panel solar I-V
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
4:14 4:16 4:17 4:19 4:20 4:22 4:23 4:24 4:26 4:27
Potenciadelpanel(Watts)
Tiempo (Horas PM)
Potencia del Panel solar PROSTAN 120 Wp
UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA
Creada por Ley N° 29074
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES
pág. 16YEISON HUARACHA TUPAC
la radiación es casi siempre inferior a 1000 Watts/m², la temperatura frecuentemente excede
los 25°C, mientras el valor espectral puede variar entre 0,7 (a gran altura sobre el nivel del
mar) e valores muy grandes (al atardecer).
7. ANEXOS
Figura 7-1. Armado del laboratorio, para la recolección de datos para la determinación de curva de rendimiento
(Fuente; Elaboración Propia).
Figura 7-2. Instrumentación en la toma de datos (Fuente; Elaboración Propia).
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pág. 17YEISON HUARACHA TUPAC
Figura 7-3. Datos de la placa del fabricante del panel solar PROSTAN 120 Wp.
8. CONCLUSIONES
 Los datos se recolectaron y se muestran en la Tabla 5-2 (Pag,11).
 La potencia máxima determinada en el laboratorio N°1 de energías renovables V,
resulto 85.11 watts.
 La eficiencia del panel solar determinada en el laboratorio resulto de: 12.18 %.
9. DISCUSIÓN
 La toma de datos se hizo de manera excelente, ya que la guía elaborada por el docente
encargado del laboratorio fue de gran ayuda, permitiendo el desarrollo exitoso de toma
de datos para determinar el rendimiento del panel solar fotovoltaico.
 La potencia máxima no resulto muy agradable debido a que la toma de datos se realizó
a horas (4:16 Pm) lo cual como se sabe esta hora esta fuera de la hora punta, frente a
esto la potencia nos resultó menos al de la placa, ya que el otro grupo obtuvo una
potencia experimental de 137 Wp esto en horas de (12:00 pm).
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LISTA DE TABLAS
Tabla 5-1 Características eléctricas del panel solar PROSTAN 120 Wp......................................8
Tabla 5-2 Tabla de datos obtenidos en el proceso de desarrollo del laboratorio Nº1...................11
Tabla 5-3 Tabla de datos expandidos en las tres formas de desarrollar potencia.........................11
LISTA DE GRAFICOS
Grafico 6-1 Curva característica de I-V del panel solar PROSTAN 120 Wp, 4:16 pm (Fuente;
Elaboración Propia)...................................................................................................................15
Grafico 6-2. Comportamiento de la potencia del panel solar respecto al tiempo (Fuente;
Elaboración Propia)...................................................................................................................15
LISTA DE FIGURAS
Figura 4-1. Algunos ejemplos de módulos fotovoltaicos poco convencionales (Alonso Garcia,
2006)...........................................................................................................................................3
Figura 4-2. Efecto fotovoltaico (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil,
2009)...........................................................................................................................................3
Figura 4-3. Característica I-V de una célula FV (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos,
& Castro Gil, 2009).....................................................................................................................4
Figura 4-4. Curvas corriente-tensión (línea discontinua) y potencia-tensión (línea continua) de una
célula solar (Ta = 20 ◦C y G = 800 W /m2
) (Perpiñam Lamigueiro, 2018). ..................................5
Figura 5-1. Panel solar para pruebas de la EPIER de 120 Wp (Fuente: Elaboración Propia).........7
Figura 5-2. Esquema de conexión de la guía de laboratorio (Fuente; Laboratorio EPIER)............9
Figura 6-1. Tipos de paneles solares (Barros Borgoño, 2016). ...................................................12
Figura 7-1. Armado del laboratorio, para la recolección de datos para la determinación de curva
de rendimiento (Fuente; Elaboración Propia).............................................................................16
Figura 7-2. Instrumentación en la toma de datos (Fuente; Elaboración Propia). .........................16
Figura 7-3. Datos de la placa del fabricante del panel solar PROSTAN 120 Wp. .......................17
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pág. 19YEISON HUARACHA TUPAC
REFERENCIAS
 Alonso Garcia, C. (17 de Noviembre de 2006). El Generador Fotovoltaico. eoi, 33.
 Barros Borgoño, M. (2016). Tritec - Intervalo. Obtenido de http://www.tritec-
intervento.cl/productostritec/tipos-de-paneles-fotovoltaicos/
 Carta González, J. A., Calero Pérez, R., Colmenar Santos, A., & Castro Gil, M. A. (2009).
Centrales de energias renovables Generacion electrica con energias renovables. Madrid,
España: (c) PEARSON EDUCACIÓN, S.A. Recuperado el 20 de Mayo de 2018
 Delta Volt SAC. (2010). Delta Volt SAC, energía renovable Lima. Recuperado el 20 de
Mayo de 2018, de Delta Volt: http://deltavolt.pe/
 Perpiñam Lamigueiro, O. (2018). Energia Solar Fotovoltaica. España, España: cc Creative
Commons. Recuperado el 21 de Mayo de 2018

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Rendimiento de un panel solar fotovoltaico prostan 120 wp

  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN ENERGÍAS RENOVABLES INFORME DE LABORATORIO Nº 01 (Laboratorio de Energías Renovables V) RENDIMIENTO DE UN PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO PRESENTADO POR: HUARACHA TUPAC, Yeison DOCENTE ENCARGADO: Ing. HUMIPIRI PARI, Juvenal Alcides UNAJ – EPIER 2018 - I, 20 de mayo
  • 2. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES CONTENIDO 1. RESUMEN .........................................................................................................................1 2. INTRODUCCION...............................................................................................................1 3. OBJETIVOS .......................................................................................................................2 4. MARCO TEORICO............................................................................................................2 4.1 Estructura del módulo fotovoltaico................................................................................2 4.2 El efecto fotovoltaico ....................................................................................................3 4.3 Parámetros de funcionamiento de una célula solar.........................................................4 4.4 Funcionamiento de una célula solar...............................................................................5 4.4.1 Factor de forma y Eficiencia ..................................................................................6 4.5 Eficiencia con respecto al área total...............................................................................6 5. METODO EXPERIMENTAL.............................................................................................7 5.1 Equipos a utilizar ..........................................................................................................7 5.2 Características del panel solar Marca PROSTAR tipo Poli cristalino .............................7 5.2.1 Datos del Fabricante del Panel Solar PROSTAN 120 Wp ......................................7 5.2.2 Instrumentación .....................................................................................................9 5.3 Procedimiento de ensayo...............................................................................................9 5.3.1 Pruebas a realizar:..................................................................................................9 5.3.2 Antes del ensayo:...................................................................................................9 5.3.3 Durante el ensayo: .................................................................................................9 5.3.4 Precauciones durante el ensayo ............................................................................10 5.4 Cálculos......................................................................................................................10 5.4.1 Hoja de datos .......................................................................................................10 5.4.2 Condiciones Ambientales.....................................................................................10
  • 3. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES 5.4.3 Tabla de datos experimentales..............................................................................11 5.4.4 Tabla de datos obtenidos con potencias ................................................................11 5.4.5 Hoja de instrumentación.......................................................................................12 6. CUESTIONARIO .............................................................................................................12 6.1 Nombre los tipos de celdas solares que conoce y explique la diferencia.......................12 6.2 Hable sobre el rendimiento de los paneles solares fotovoltaicos ..................................13 6.3 Que es eficiencia de un panel solar fotovoltaico ..........................................................13 6.4 Compare la potencia máxima del panel solar medido con el de la placa del fabricante.14 6.5 Grafique la curva I-V para determinar la potencia máxima..........................................15 6.6 Haga el grafico de potencia del panel solar..................................................................15 6.7 Que son las condiciones de prueba STC, explique.......................................................15 7. ANEXOS ..........................................................................................................................16 8. CONCLUSIONES ............................................................................................................17 9. DISCUSIÓN .....................................................................................................................17 LISTA DE TABLAS.................................................................................................................18 LISTA DE GRAFICOS ............................................................................................................18 LISTA DE FIGURAS ...............................................................................................................18 REFERENCIAS........................................................................................................................19
  • 4. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 1YEISON HUARACHA TUPAC RENDIMIENTO DE UN PANEL FOTOVOLTAICO 1. RESUMEN En el laboratorio de energías renovables V, realizado por el X semestre de la escuela profesional de ingeniería en energías renovables se realizó la medición de parámetros operacionales de un panel fotovoltaico para la determinación de su rendimiento, el presente laboratorio se realizó en el laboratorio de energías renovables, con la supervisión del ingeniero Alcides Juvenal, los instrumentos que se usaron para la recolección de datos se detallan posteriormente, como resultado se obtuvo el rendimiento del panel fotovoltaico marca PROSTAN que resulto , junto a ello parámetros importantes que se muestran en las conclusiones del presente informe. 2. INTRODUCCION Los módulos fotovoltaicos (llamados también 'paneles solares o placas solares') cristalinos de silicio son los más comunes y, a pesar de nuevos desarrollos, los más instalados al nivel mundial (87%). Con razón: la tecnología es comprobada desde hace décadas y su vida supera sin problemas 30 años. Módulos de calidad vienen con una garantía de rendimiento mínimo de 80% en 25 años. Fallos ocurren en menos de 1%, y la mayoría es causada por daños externos. Aparte de una limpieza ocasional, no necesitan ningún mantenimiento (Delta Volt SAC, 2010). La eficiencia de los paneles solares varía considerablemente. Solamente en condiciones excepcionales un módulo rinde la energía anunciada por el fabricante. En la vida real, aunque en las mejores condiciones bajo el sol del mediodía, un panel puede producir solamente entre 75 y 85% de su capacidad nominal. Hay varias razones y una causa es la forma de medir. Los valores de los módulos anunciados por los fabricantes se miden momentáneamente con un flash, usando el estándar STC (Standard Test Conditions). Esta forma permite un control durante la fabricación, pero no refleja el rendimiento de un panel instalado en la intemperie (Delta Volt SAC, 2010).
  • 5. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 2YEISON HUARACHA TUPAC 3. OBJETIVOS  Medir los parámetros de un panel solar fotovoltaico en vacío y con carga  Calcular la potencia máxima que puede entregar el panel solar fotovoltaico  Calcular el rendimiento del panel solar fotovoltaico 4. MARCO TEORICO 4.1 Estructura del módulo fotovoltaico El modulo fotovoltaico consiste en la conexión eléctrica de células FV en serie – paralelo hasta obtener los valores de voltaje y corriente destacados deseados. El conjunto así definido es encapsulado de forma que quede protegido de los agentes atmosféricos que le puedan afectar cuando esté trabajando en la intemperie, dándole a la vez rigidez mecánica y aislándole eléctricamente del exterior. No obstante en la actualidad, con la amplia gama de aplicaciones fotovoltaicas existentes y el incremento de nuevas aplicaciones como la integración de sistemas fotovoltaicos en edificios, el tamaño y características de los módulos presenta una gran variación, pudiendo encontrarse desde el módulo convencional con cubierta frontal transparente, encapsulado en Tedlar y con 36 células conectadas en serie, hasta módulos semitransparentes coloreados especialmente diseñados para su integración en edificios, o los llamados “AC-modules” , que incorporan un pequeño inversor en la caja de conexiones generando por tanto en corriente alterna (Alonso Garcia, 2006, pág. 5). En la Figura 4-1 se ha querido mostrar algún ejemplo de la variedad existente hoy en el mercado. Por un lado, se muestra la gama de módulos del fabricante Kyocera, donde se pueden apreciar distintos tamaños y formas de células, algunos de los módulos fotovoltaicos “menos” convencionales, como los módulos flexibles de Uni-Solar, un módulo de ASE con células fabricadas con un proceso especial de crecimiento por el borde que permite tener más versatilidad en el tamaño y forma de la célula, las células y módulos transparentes de Sun ways o una teja fotovoltaica de Isofotón. Es sólo una pequeña representación, ya que en la actualidad existe un gran número de fabricantes de módulos y las posibilidades se amplían día a día (Alonso Garcia, 2006).
  • 6. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 3YEISON HUARACHA TUPAC Figura 4-1. Algunos ejemplos de módulos fotovoltaicos poco convencionales (Alonso Garcia, 2006). 4.2 El efecto fotovoltaico En estas condiciones, si incide luz y los fotones comunican energía a los electrones del semiconductor (Figura 6.26), algunos de estos electrones pueden atravesar la barrera de potencial, siendo expulsados fuera del semiconductor a través de un circuito exterior: se produce una corriente eléctrica. Los electrones, tras recorrer el circuito externo vuelven a entrar en el semiconductor por la cara opuesta (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil, 2009, pág. 254). Figura 4-2. Efecto fotovoltaico (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil, 2009).
  • 7. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 4YEISON HUARACHA TUPAC 4.3 Parámetros de funcionamiento de una célula solar La Figura 4-3 representa la corriente en función de la tensión que aparece en la célula. El lector puede ir viendo en dicha figura algunos de los parámetros de funcionamiento de la célula solar, que serán explicados en el presente epígrafe. Además, puede apreciarse también la curva de potencia de la célula sobre la misma gráfica, para hacerse una idea de cómo evoluciona la misma en función de los dos parámetros analizados (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil, 2009). Figura 4-3. Característica I-V de una célula FV (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil, 2009). Los parámetros de funcionamiento de una célula solar, son los que a continuación se detallan: La corriente de cortocircuito, ISC. Es la corriente que se obtiene de la célula cuando la tensión en sus bornes es de cero voltios; es la máxima corriente que se puede obtener de la célula. La tensión de circuito abierto, VOC. Es la tensión para la que los procesos de recombinación igualan a los de generación y, por lo tanto, la corriente que se extrae de la célula es nula; constituye la máxima tensión que se puede extraer de una célula solar. En las células de Si de tipo medio es del orden de 0,6 V mientras que en las de GaAs es de 1 V (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil, 2009).
  • 8. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 5YEISON HUARACHA TUPAC Potencia máxima, Pmax. La potencia, P, es el producto de la corriente por la tensión; tanto en cortocircuito como en circuito abierto la potencia es 0, por lo que habrá un valor entre 0 y VOC para el que la potencia será máxima y vale Pmax = Vmáx. Imáx. Factor de forma, FF. Que se relaciona con la potencia máxima, la tensión en circuito abierto y la corriente de cortocircuito por la Ecuación (4.1). Obsérvese que el máximo valor que puede tomar es FF =1; así, cuanto más próximo sea este número a la unidad, mejor será la célula. PMax=ISC.VOC.FF (4.1) Eficiencia, ŋ. Expresado en %, es el parámetro por excelencia que define el funcionamiento de la célula solar. Representa la relación entre la potencia que obtenemos de la célula y la potencia de la luz que incide sobre ella. Así (4.2): ŋ= ISC.VOC.FF A.Psol .100 (4.2) Donde Psol es la potencia luminosa por unidad de área que se recibe del sol en forma de fotones (en condiciones estándar, 100 mW/cm2 ) y A es el área de la célula (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil, 2009, pág. 272). 4.4 Funcionamiento de una célula solar Figura 4-4. Curvas corriente-tensión (línea discontinua) y potencia-tensión (línea continua) de una célula solar (Ta = 20 ◦C y G = 800 W /m2 ) (Perpiñam Lamigueiro, 2018).
  • 9. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 6YEISON HUARACHA TUPAC 4.4.1 Factor de forma y Eficiencia El área encerrada por el rectángulo definido por el producto Impp · Vmpp es, como es observable en la Figura 4-4, inferior a la representada por el producto Isc · Voc. La relación entre estas dos superficies se cuantifica con el factor de forma: FF= Impp.Vmpp ISC.VOC (4.3) El factor de forma es tanto más cercano a la unidad cuánto más acentuado sea el codo localizado en el punto de máxima potencia. Su valor, normalmente comprendido entre 0,7 y 0,8, varía poco de unas células a otros. Conociendo los valores de Isc y Voc es posible calcular la potencia en el punto de máxima potencia, dado que Pmpp = FF · Isc · Voc. Por otra parte, la calidad de una célula se puede cuantificar con la eficiencia de conversión según la ecuación ŋ= Impp.Vmpp PL (4.4) Donde PL representa la potencia luminosa que incide en la célula. Como es evidente de la ecuación 4.4, este valor de eficiencia se corresponde al caso en el que el acoplamiento entre la carga y la célula permite a ésta trabajar en el punto de máxima potencia. Las células industriales de silicio suelen ofrecer eficiencias comprendidas entre el 13 % y el 17 % (Perpiñam Lamigueiro, 2018). 4.5 Eficiencia con respecto al área total Esta definición implica la relación entre la máxima potencia generada por el dispositivo y la cantidad de radiación solar incidente en el dispositivo completo. Por dispositivo completo se entiende el área total del módulo, incluyendo células, espacio intercelular, contactos y marco del mismo (Alonso Garcia, 2006). ŋárea total = Pmax AT.ET (4.5) Donde η área total es la eficiencia con respecto al área total, Pmax es la potencia máxima que puede generar el dispositivo, AT es el área total del mismo y ET es la radiación solar incidente
  • 10. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 7YEISON HUARACHA TUPAC total, para saber la eficiencia con respecto al área de la celular solar, solo se debería remplazar AT por Ac que vendría a ser el área de la célula (Alonso Garcia, 2006) . 5. METODO EXPERIMENTAL 5.1 Equipos a utilizar  1 panel solar fotovoltaico de 100 Wp instalado en la estructura metálica del 4 piso, laboratorio de energías renovables, eso adecuado para el ensayo a realizar.  Banco de resistencia variable de 0 a 100 ohmios, y de 10 A  Multímetro Digital FLUKE  Pinza Amperimétrica FLUKE  Un inclino metro digital  Cables de conexión adecuados 5.2 Características del panel solar Marca PROSTAR tipo Poli cristalino Figura 5-1. Panel solar para pruebas de la EPIER de 120 Wp (Fuente: Elaboración Propia). 5.2.1 Datos del Fabricante del Panel Solar PROSTAN 120 Wp Mostrados en la siguiente Tabla 5-1:
  • 11. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 8YEISON HUARACHA TUPAC Tabla 5-1 Características eléctricas del panel solar PROSTAN 120 Wp. Datos eléctricos Modelo 100 Explicación Potencia Máxima Nominal (Pmpp,Pmax) 120 W Es el valor pico, corresponde a la máxima potencia que puede entregar el panel solar en un momento dado. Este valor debe ser superior al de consumo máximo para el que se ha diseñado el sistema fotovoltaico. Corriente en punto máxima de potencia (Impp,IMP) 6.67 A Es el valor de la corriente proporcionada por el panel cuando se encuentra en el punto de máxima potencia Pmpp. Tensión en potencia máxima (Vmpp,Vmp) 18V Es el valor en voltios de la tensión que proporcionara el panel cuando esté trabajando en el valor de potencia máxima. Corriente de corto circuito (Isc) 7.20 A Intensidad que circula por el panel cuando la salida esta cortocircuitada. Tensión de circuito abierto (Voc) 22.5V Tensión en los terminales de conexión cuando no hay ninguna carga conectada al panel. Eficiencia de la celular (±3%) % Rendimiento de la célula solar de silicio Eficiencia del módulo (±3%) % Rendimiento del panel solar Dimensión del panel solar PLACA 0.67m x 1.2m Área total del fabricante del panel solar Área total de célula solar EPIER 12.5cm x15.52cm Área determinada en el laboratorio EPIER Área total del panel solar EPIER 0.6208 m x1.125m Área determinara en el laboratorio EPIER Datos obtenidos de la placa del fabricante (Fuente: Elaboración propia).
  • 12. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 9YEISON HUARACHA TUPAC 5.2.2 Instrumentación Todos estos equipos se muestran en el esquema adjunto Figura 5-2. Esquema de conexión de la guía de laboratorio (Fuente; Laboratorio EPIER). 5.3 Procedimiento de ensayo 5.3.1 Pruebas a realizar:  Instalé el panel solar fotovoltaico en un soporte adecuado, gradué el Angulo para que los rayos solares con el panel formen 90 grados.  Tome lecturas de tensión, corriente del panel, anote también la hora del ensayo, anote en una tabla de lecturas.  Se realizarán las conexiones eléctricas del sistema de energía solar de acuerdo a los diagramas mostrados y luego durante el ensayo se tomarán de forma ordenada los datos requeridos. 5.3.2 Antes del ensayo:  Revisar las conexiones del amperímetro y voltímetro antes de conectar el panel solar  Revise el buen estado de los instrumentos  Verificar la disponibilidad de cables para realizar las conexiones eléctricas, los cables deben soportar la corriente de trabajo. 5.3.3 Durante el ensayo: Medición de la máxima potencia del panel solar fotovoltaico
  • 13. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 10YEISON HUARACHA TUPAC  Instalar los paneles de acuerdo a indicación.  Las medidas se realizarán con la orientación y ángulo adecuados.  Realizar la conexión eléctrica del sistema de acuerdo al diagrama de la Figura 5-2.  Iniciar las medidas con el valor de la resistencia variable en 0 ohm.  Tomar la lectura de la corriente y tensión para cada variación del valor de la resistencia la cual ira incrementándose de acuerdo a las necesidades,  Anotar en la tabla, obtenga la mayor cantidad de medidas.  Instale la resistencia con el valor obtenido para máxima potencia para poder realizar el segundo ensayo.  Ahora puede realizar las lecturas para obtener el rendimiento del panel solar fotovoltaico.  Tenga en cuenta las precauciones abajo indicados. 5.3.4 Precauciones durante el ensayo  En el primer ensayo cuando trabaje con valores bajos de resistencia conecte el panel solo cuando tenga que tomar la lectura, las corrientes altas pueden dañar la resistencia de carga. 5.4 Cálculos En base a los datos tomados evaluar:  La potencia máxima entregada por los paneles solares (watts)  Eficiencia de los paneles solares (%) 5.4.1 Hoja de datos Fecha 15 de Mayo del 2018 Hora 4: 16 pm 5.4.2 Condiciones Ambientales Variables Símbolo Unidades Valor Velocidad del viento V m/s Temperatura ambiental Tamb °C Radiación solar horizontal Ho W/m2
  • 14. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 11YEISON HUARACHA TUPAC 5.4.3 Tabla de datos experimentales Tabla 5-2 Tabla de datos obtenidos en el proceso de desarrollo del laboratorio Nº1 Tensión (V) Corriente (A) Resistencia (Ohm) Potencia (Watts) 0.6 5.6 0 3.36 2.65 5.5 0.4 14.575 6.84 5.5 0.8 37.62 6.85 5.5 1.2 37.675 8.46 5.3 1.6 44.838 10.11 5.1 2 51.561 11.85 5.1 2.4 60.435 13.65 5 2.8 68.25 15.8 4.9 3.2 77.42 16.72 4.8 3.6 80.256 18.11 4.7 4 85.117 18.81 4.4 4.4 82.764 19.47 4.2 4.8 81.774 19.46 3.9 5.2 75.894 19.66 3.7 5.6 72.742 19.79 3.6 6 71.244 19.97 3.4 6.4 67.898 20.12 3.2 6.8 64.384 Datos obtenidos de la experimentación (Fuente; Elaboración propia). 5.4.4 Tabla de datos obtenidos con potencias Tabla 5-3 Tabla de datos expandidos en las tres formas de desarrollar potencia. Tensión (V) Corriente (A) Resistencia (Ohm) Potencia (Watts) V.I Potencia: 𝑉2 𝑅 Potencia: 𝑅. 𝐼2 0.6 5.6 0 3.36 --- 0 2.65 5.5 0.4 14.575 17.55625 12.1 6.84 5.5 0.8 37.62 58.482 24.2 6.85 5.5 1.2 37.675 39.102083 36.3 8.46 5.3 1.6 44.838 44.73225 44.944 10.11 5.1 2 51.561 51.10605 52.02 11.85 5.1 2.4 60.435 58.509375 62.424 13.65 5 2.8 68.25 66.54375 70
  • 15. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 12YEISON HUARACHA TUPAC 15.8 4.9 3.2 77.42 78.0125 76.832 16.72 4.8 3.6 80.256 77.655111 82.944 18.11 4.7 4 85.117 81.993025 88.36 18.81 4.4 4.4 82.764 80.41275 85.184 19.47 4.2 4.8 81.774 78.975188 84.672 19.46 3.9 5.2 75.894 72.825308 79.092 19.66 3.7 5.6 72.742 69.020643 76.664 19.79 3.6 6 71.244 65.274017 77.76 19.97 3.4 6.4 67.898 62.312641 73.984 20.12 3.2 6.8 64.384 59.531529 69.632 Datos donde se señalan otras potencias (Fuente; Elaboración propia). 5.4.5 Hoja de instrumentación Instrumento Marca Modelo % de Error Pinza Amperimetrica FLUKE 375 TRUE RMS CLAMP METER 5 % Resistencia Variable EKM YT 5% Multímetro FLUKE 175 TRUE RMS MULTIMETER 5% Inclino metro Hecho por el ing. ---- --- Regla Artesco Regla cm --- 6. CUESTIONARIO 6.1 Nombre los tipos de celdas solares que conoce y explique la diferencia Existen muchas variedades de celdas solares, pero las que conozco son: celdas solares mono cristalinas, poli cristalinos y amorfos, mostrados en la siguiente Figura 6-1. Tipos de paneles solares (Barros Borgoño, 2016).
  • 16. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 13YEISON HUARACHA TUPAC La diferencia entre estos tipos de celular solares:  Los paneles mono cristalino son más eficientes que los de tipo poli cristalino (en condiciones STC), su vida útil es mayor que los polis cristalinos y el comportamiento frente a la radiación difusa es óptima, los costos de estos paneles son más altos que los de tipo poli cristalino.  Los paneles poli cristalinos como se mencionó son más económicos que los monos cristalinos, además de ello estos destacan en su óptimo rendimiento frente a altas temperaturas y fenómenos atmosféricos, donde el mono cristalino suele ser más delicado y tiende a reducir su rendimiento.  Los paneles amorfos de precio más económicos que ambos paneles solares mencionados anteriormente, estos llevan la desventaja de ser menos eficientes debido a su fabricación, las ventajas que tiene es que son a todo terreno, su rendimiento no varía con las altas temperaturas y demás fenómenos atmosféricos. 6.2 Hable sobre el rendimiento de los paneles solares fotovoltaicos El rendimiento de un panel solar fotovoltaico se refiere al comportamiento que este tendrá al generar energía eléctrica, esta característica podría variar ya sea por factores que la afecten como pueden ser las altas temperaturas, polvo en su superficie, falta de radiación solar. Cabe recalcar que, si queremos adquirir un módulo con un rendimiento óptimo, el costo será alto, y si se opta por algo más económico entonces se optara por paneles con más bajo rendimiento con son los amorfos. 6.3 Que es eficiencia de un panel solar fotovoltaico Como lo menciona Carta Gonzales en su libro “Centrales de energías renovables” la eficiencia de un panel fotovoltaico es el parámetro por excelencia que define el funcionamiento de la célula solar, expresado en %. Representa la relación entre la potencia que obtenemos de la célula y la potencia de la luz que incide sobre ella. Así la ecuación (4.2): ŋ= ISC.VOC.FF A.Psol .100
  • 17. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 14YEISON HUARACHA TUPAC Donde: Psol: Es la potencia luminosa por unidad de área que se recibe del sol en forma de fotones (en condiciones estándar, 1000 W/m2 ) A: Es el área de la célula ISC: Corriente de corto circuito del panel fotovoltaico VOC: Voltaje en circuito abierto del panel fotovoltaico FF: Factor de Forma. En el laboratorio de energías renovables la eficiencia del panel solar PROSTAN 120 Wp La eficiencia se determinó mediante la ecuación (4.2) resulto la siguiente: ŋ= ISC.VOC.FF A.Psol .100…………….. (1) FF= Impp.Vmpp ISC.VOC …….. (2) Remplazando 2 en 1 tenemos: ŋ= Impp.Vmpp A.Psol .100 Los datos se tomaron de la Tabla 5-1, la (Psol, G) dato de irradiancia solar se consideró según datos de STC (1000 w/m2 ). ŋ= 4.7x18.11w (1.125 x 0.6208)m2.1000 w m2 .100 EFICIENCIA DEL PANEL SOLAR ŋ = 12.18% 6.4 Compare la potencia máxima del panel solar medido con el de la placa del fabricante La potencia máxima del panel solar (Lab Nº 1): 85.11 Watts La potencia de placa del fabricante: 120.00 Watts Nota: La potencia máxima que se obtuvo en el laboratorio N°1 resulto ser 85.11 Watts, siendo menos al de placa de 120 Watts, esto debido a que los datos se recolectaron fuera de la hora solar pico (4:16 pm).
  • 18. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 15YEISON HUARACHA TUPAC 6.5 Grafique la curva I-V para determinar la potencia máxima Grafico 6-1 Curva característica de I-V del panel solar PROSTAN 120 Wp, 4:16 pm (Fuente; Elaboración Propia). Nota La potencia Máxima del panel fotovoltaico se obtuvo en el punto (18.11V , 4.7 Amp), esta potencia resulto 85.11 Watts. 6.6 Haga el grafico de potencia del panel solar Grafico 6-2. Comportamiento de la potencia del panel solar respecto al tiempo (Fuente; Elaboración Propia). 6.7 Que son las condiciones de prueba STC, explique Los STC son Condiciones normalizados para el ensayo de paneles solares, ya sea para determinar el comportamiento de un panel solar estos valores son: Radiación solar de 1000 W/m², temperatura de la célula fotovoltaica 25°C, Valor espectral = 1,5 AM. Cabe aclarar que 5,6 5,5 5,5 5,3 5,1 5,1 5 4,94,8 4,7 4,44,2 3,93,73,63,43,2 0 1 2 3 4 5 6 0 5 10 15 20 25 Corriente(Ampere) Voltaje (Voltios) Curva caracteristica del panel solar I-V 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 4:14 4:16 4:17 4:19 4:20 4:22 4:23 4:24 4:26 4:27 Potenciadelpanel(Watts) Tiempo (Horas PM) Potencia del Panel solar PROSTAN 120 Wp
  • 19. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 16YEISON HUARACHA TUPAC la radiación es casi siempre inferior a 1000 Watts/m², la temperatura frecuentemente excede los 25°C, mientras el valor espectral puede variar entre 0,7 (a gran altura sobre el nivel del mar) e valores muy grandes (al atardecer). 7. ANEXOS Figura 7-1. Armado del laboratorio, para la recolección de datos para la determinación de curva de rendimiento (Fuente; Elaboración Propia). Figura 7-2. Instrumentación en la toma de datos (Fuente; Elaboración Propia).
  • 20. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 17YEISON HUARACHA TUPAC Figura 7-3. Datos de la placa del fabricante del panel solar PROSTAN 120 Wp. 8. CONCLUSIONES  Los datos se recolectaron y se muestran en la Tabla 5-2 (Pag,11).  La potencia máxima determinada en el laboratorio N°1 de energías renovables V, resulto 85.11 watts.  La eficiencia del panel solar determinada en el laboratorio resulto de: 12.18 %. 9. DISCUSIÓN  La toma de datos se hizo de manera excelente, ya que la guía elaborada por el docente encargado del laboratorio fue de gran ayuda, permitiendo el desarrollo exitoso de toma de datos para determinar el rendimiento del panel solar fotovoltaico.  La potencia máxima no resulto muy agradable debido a que la toma de datos se realizó a horas (4:16 Pm) lo cual como se sabe esta hora esta fuera de la hora punta, frente a esto la potencia nos resultó menos al de la placa, ya que el otro grupo obtuvo una potencia experimental de 137 Wp esto en horas de (12:00 pm).
  • 21. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 18YEISON HUARACHA TUPAC LISTA DE TABLAS Tabla 5-1 Características eléctricas del panel solar PROSTAN 120 Wp......................................8 Tabla 5-2 Tabla de datos obtenidos en el proceso de desarrollo del laboratorio Nº1...................11 Tabla 5-3 Tabla de datos expandidos en las tres formas de desarrollar potencia.........................11 LISTA DE GRAFICOS Grafico 6-1 Curva característica de I-V del panel solar PROSTAN 120 Wp, 4:16 pm (Fuente; Elaboración Propia)...................................................................................................................15 Grafico 6-2. Comportamiento de la potencia del panel solar respecto al tiempo (Fuente; Elaboración Propia)...................................................................................................................15 LISTA DE FIGURAS Figura 4-1. Algunos ejemplos de módulos fotovoltaicos poco convencionales (Alonso Garcia, 2006)...........................................................................................................................................3 Figura 4-2. Efecto fotovoltaico (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil, 2009)...........................................................................................................................................3 Figura 4-3. Característica I-V de una célula FV (Carta González, Calero Pérez, Colmenar Santos, & Castro Gil, 2009).....................................................................................................................4 Figura 4-4. Curvas corriente-tensión (línea discontinua) y potencia-tensión (línea continua) de una célula solar (Ta = 20 ◦C y G = 800 W /m2 ) (Perpiñam Lamigueiro, 2018). ..................................5 Figura 5-1. Panel solar para pruebas de la EPIER de 120 Wp (Fuente: Elaboración Propia).........7 Figura 5-2. Esquema de conexión de la guía de laboratorio (Fuente; Laboratorio EPIER)............9 Figura 6-1. Tipos de paneles solares (Barros Borgoño, 2016). ...................................................12 Figura 7-1. Armado del laboratorio, para la recolección de datos para la determinación de curva de rendimiento (Fuente; Elaboración Propia).............................................................................16 Figura 7-2. Instrumentación en la toma de datos (Fuente; Elaboración Propia). .........................16 Figura 7-3. Datos de la placa del fabricante del panel solar PROSTAN 120 Wp. .......................17
  • 22. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Creada por Ley N° 29074 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES pág. 19YEISON HUARACHA TUPAC REFERENCIAS  Alonso Garcia, C. (17 de Noviembre de 2006). El Generador Fotovoltaico. eoi, 33.  Barros Borgoño, M. (2016). Tritec - Intervalo. Obtenido de http://www.tritec- intervento.cl/productostritec/tipos-de-paneles-fotovoltaicos/  Carta González, J. A., Calero Pérez, R., Colmenar Santos, A., & Castro Gil, M. A. (2009). Centrales de energias renovables Generacion electrica con energias renovables. Madrid, España: (c) PEARSON EDUCACIÓN, S.A. Recuperado el 20 de Mayo de 2018  Delta Volt SAC. (2010). Delta Volt SAC, energía renovable Lima. Recuperado el 20 de Mayo de 2018, de Delta Volt: http://deltavolt.pe/  Perpiñam Lamigueiro, O. (2018). Energia Solar Fotovoltaica. España, España: cc Creative Commons. Recuperado el 21 de Mayo de 2018