3.1.6 Opción 2

Continuaremos el ejemplo eligiendo la opción 2:

Opción 2: 9 módulos con 3 cadenas en paralelo: 3 módulos por cadena.

• La tensión Vmp de cada cadena es:

Vmp = 3 x 17,2 V = 51,6 V

Este es un regulador que opera en el punto de máxima potencia. Para lograrlo, esta tensión debe estar entre 17 y 100 V, por lo que 51,6 V es aceptable.

La tensión Voc es: Vco = 3 x 21,6 V = 64,8 V.

Esta es la tensión más alta que podría presentar el campo fotovoltaico, que se da cuando no circula corriente (circuito abierto). En este caso debemos asegurarnos de que no supere la tensión máxima soportada por el regulador, la cual es 125 V. Tampoco debe sobrepasar la tensión máxima admitida por los módulos (1000 V). En este caso la tensión Voc también es aceptable.

• Finalmente calculamos la corriente de corto circuito:

Isc = 3 x 4,2 A = 12,6 A. Esta corriente no sobrepasa la máxima soportada por el regulador (45 A).

Parece que esta combinación de módulos en serie y paralelo es adecuada. Sin embargo, debemos todavía tomar en cuenta que la tensión de los módulos varía con la temperatura.

Para nuestro ejemplo, supongamos que el mínimo histórico es -11°C. Esto debería provocar un aumento en la tensión de los módulos fotovoltaicos, por lo que existe el riesgo de superar la tensión máxima de entrada del regulador y quemarlo.

• La temperatura de la celda se calcula, para una irradiancia de 1000 W/m², como:

Obteniéndose como resultado T_celda = 22,75 °C.

• El valor de ΔT es -2,25°C.
• La tensión de circuito abierto (V_oc) del campo fotovoltaico a 25°C es de 64,8 V (3 x 21.6 V), y el coeficiente de variación tensión con la temperatura es - 0,105 (V/°C).

Podemos entonces calcular cuánto va a variar la tensión:

• Variación de tensión = -2,25°C x -0,105 (V/°C) = 0,24 V por cada módulo.
• Entonces, la tensión máxima que podríamos tener en el campo fotovoltaico cuando no hay carga y la temperatura llega a -11°C es:

V_co (-11°C) = 64,8 + (3 x 0,24) = 65,52 V

• No se sobrepasa la tensión máxima de 125 V que puede manejar el regulador, por lo esta combinación no va a dañar el regulador.

Ahora, para la operación de seguimiento del punto de máxima potencia la tensión V_mp del campo fotovoltaico, no debe salirse del rango de 17 a 100 V. Verificamos entonces para la temperatura máxima y mínima cómo varía V_mp. 

• Para la temperatura mínima:

Variación de tensión = -2,25°C x -0,105 (V/°C) = 0,24 V por cada módulo.

Y la tensión V_mp es:

V_mp (-11°C) = 51,6 + (3 x 0,24) = 52.32 V

• Supongamos que en el sitio la temperatura máxima histórica es de 39°. Esto implica una temperatura de celda de 72,75°C. El ΔT es 47.75°C.

La variación de la tensión es:

Variación de tensión = 47,75°C x -0,105 (V/°C) = -5,01 V por cada módulo.

La tensión V_mp es:

V_mp (39°C) = 51,6 + (3 x -5,01) = 36,57 V

 

Ambos valores (52,32 V y 36,57 V) se encuentran dentro del rango, por lo que esta configuración de módulos se puede utilizar.