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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.
 Tienes dudas? deja un comentario y te las resolvemos.

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.

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