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Como afecta la temperatura a una placa solar

Para calcular como afecta la temperatura a una placa solar tenemos que tener claros los siguientes conceptos.Los datos del fabricante están medidos en condiciones de medición estándar (STC por su siglas en inglés):

  • 1000 W/m2 de irradiación,
  • 25ºC de temperatura de célula ( tendríamos una temperatura de célula así cuando la  temperatura ambiente fuese aproximadamente -5ºC. Aproximadamente la temperatura de la célula será unos 25ºC mayor que la temperatura exterior)
  • y una distribución espectral de 1,5 AM, condiciones que muy raramente se reproducen en nuestro día a día.

Más habituales son irradiaciones de 800W/m2 y temperaturas exteriores muy superiores a las estándar de medida.

Por lo tanto para calcular las condiciones reales de operación de una placa solar debemos consultar la ficha de características técnicas del fabricante los siguientes parámetros.

  • TONC – Temperatura de operación de la célula. Es la temperatura que alcanzan las células solares dependiendo de la temperatura exterior y la irradiación solar. Este valor suele estar entre 43 y 47ºC, cuanto menor sea mejor. Como valor de referencia podemos usar 45ºC.
  • Coeficiente de temperatura de Potencia. Es la pérdida porcentual de potencia por cada grado por encima de los 25ºC. Normalmente entre -0,43 y -0,47%/ºC. Cuanto menor, mejor.
  • Coeficiente de temperatura de Voc. Es la pérdida porcentual de tensión de circuito abierto de la placa solar por cada grado de diferencia entre la temperatura ambiente de referencia 25ºC y la temperatura de operación de las células. Normalmente entre -0,33 y -0,34%/ºC. Cuanto menor, mejor.
  • Coeficiente de temperatura de Vmp. Es la pérdida porcentual de tensión de máxima potencia por cada grado de diferencia entre la temperatura ambiente de referencia 25ºC y la temperatura de operación de las células. Normalmente entre -0,36 y -0,39%/ºC. Cuanto menor, mejor.

La temperatura de trabajo de la célula está relacionada con la temperatura ambiente y la irradiación y se puede obtener mediante la siguiente fórmula:

Formula TONC

  • Tc: temperatura de trabajo de la célula (ºC)
  • Ta: temperatura ambiente (ºC)
  • TONC: temperatura de operación nominal de la célula (ºC)
  • G: irrandiancia (W/m2)

EJEMPLO:

Pongamos por ejemplo un día de verano a las 12h del mediodía cuando tenemos:

  • irradiancia de 800W
  • temperatura exterior de 40ºC.

La temperatura de trabajo de las células solares estará en: Tc = 40ºC + 800W . (45ºC-20ºC) / 800W = 65ºC

Por lo que tenemos una variación de temperatura de operación de la célula de: 65ºC – 25ºC = 40ºC sobre las condiciones estándar de medida.

Si nuestra placa solar tiene un coeficiente de temperatura Voc de -0,33%/ºC  y  una Voc = 45,6V

Caída de Tensión por cada voltio de Voc –>  -0,33% x 40ºC = -0,132V 

Caída de total de Voc –> -0,132V x 45,6V = -6,01V

Por lo tanto, con temperatura exterior de 40ºC la Voc de la placa solar sería 39,59V

RESUMEN:

La temperatura de operación de la célula suele ser unos 25ºC superior a la temperatura exterior.

La temperatura de operación de la célula afecta notablemente la tensión de salida de las placas solares

Mayor temperatura –> Menor tensión de salida. Es importante tener en cuenta para que la tensión de las placas solares sea siempre 2 voltios superior, como mínimo, a la tensión de batería.

Menor temperatura –> Mayor tensión de salida. Es importante tener en cuenta para no sobrepasar la tensión máxima permitida a la entrada de los reguladores e inversores MPPT.

CONCLUSIONES:

Utilizar placas solares de 60 células con Vmp = 30V con reguladores PWM para cargar baterías es un error. Las placas solares tendrán tensiones de salida inferiores a los 28,8V necesarios para realizar cargas de baterías.

Los reguladores MPPT están limitados por la tensión de CC máxima que pueden admitir a la entrada, normalmente 100V o 150V. Debemos tener en cuenta el incremento de tensión Voc de las placas solares con temperaturas bajas para no sobrepasar el valor de Vmax del regulador.

Ver placas solares  

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Acerca de Jorge Insa

Soy un apasionado de la tecnología y la naturaleza, si juntas las 2 descubres todo un mundo de posibilidades con las energías renovables. Y como todos tenemos que trabajar, yo lo hago siguiendo una idea bien clara, la sostenibilidad del planeta. Mis esfuerzos están dirigidos a promover, divulgar y concienciar a la gente en el uso de energías alternativas por un futuro sostenible.

4 Comentarios

  1. RR

    Muchas gracias por la respuesta Jorge. Opino lo mismo, es una gran iniciativa y modelo a seguir. Espero que las placas funcionen adecuadamente y tengan mucho éxito.

    Un saludo

  2. RR

    Hola, gracias por el articulo.

    ¿Que opinión le merece el coche solar de Sono Motors con 300 placas fotovoltaicas Sunpower de alta eficiencia(24%) especiales para luz difusa y que aseguran le puede conseguir dar una autonomia al vehiculo de hasta 30km diarios?
    ¿lo ve realista?
    ¿Como le afectaria la temperatura veraniega española a sus placas?

    Gracias

    • Jorge Insa

      Me parece una iniciativa estupenda y que muy pronto en el futuro veremos más y más. Te recuerdo que hay proyectos ya testados y con resultados espectaculares como por ejemplo el solar Impulse II, un avión solar que ha dado la vuelta al mundo!
      Por lo tanto, un coche solar es realista?
      Cómo afectará la temperatura solar a las placas solares dependerá del valor TONC de esas placas solares. Pero la temperatura afectará al rendimiento de las placas en mayor o menor medida. Esto se tiene en cuenta al realizar los diseños y los cálculos.
      saludos

  3. OSCAR

    HOLA, PRIMER ARTICULO QUE ME QUEDA MUY CLARO EL TEMA, HASTA AHORA ENCONTRABA TODO CONFUSO CON LA TEMPERATURA, AHORA VEO QUE SE TRATA DE LA TEMPERATURA INTERNA DE LA CELDA, MUY DISTINTO A LA TEMPERATURA AMBIENTE. GRACIAS

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