Ejercicio

Retroalimentación

Respuesta

Debemos determinar primero cómo vamos a conectar los módulos entre sí, y para ello debemos determinar primero la cantidad de módulos por utilizar.

Vamos a dividir entonces la potencia de inversor entre la potencia de un módulo.

 

Vamos a utilizar 28 módulos. En este caso, no nos conviene redondear hacia arriba ya que 29 módulos no ofrecen tantas configuraciones posibles como 28.

Tenemos ahora que decidir cómo distribuirlos en cadenas. Para ello vamos a determinar cuánta corriente podría estar entrando al inversor. Nos interesa que este trabaje en el rango dentro del cual puede seguir el punto de máxima potencia, por lo que la tensión puede variar entre 100 V y 450 V.

Determinamos entonces la corriente máxima que podríamos obtener:

 

 

 

La corriente del inversor podría variar entre 14,4 A y 65 A.

Ahora vamos a determinar la cantidad de módulos que podemos conectar en serie (Ns) sin salirnos del rango MPP. Dividimos las tensiones límites entre la tensión Vmp de un solo módulo.

 

 

Para cumplir con la tensión mínima del inversor, no deberíamos conectar menos de 3 módulos en serie, y para no sobrepasar la máxima no podemos colocar más de 13.

Ahora, para determinar la cantidad de cadenas en paralelo (Np) debemos trabajar con la corriente. Vamos a dividir las corrientes máximas que ya calculamos entre la corriente de un módulo:

 

 

Podemos poner entre 3 y 9 cadenas.
Las combinaciones posibles son:

1. 28 módulos en serie en 1 cadena.
2. 14 módulos en serie en 2 cadenas.
3. 7 módulos en serie en 4 cadenas.
4. 4 módulos en serie en 7 cadenas.
5. 2 módulos en serie en 7 cadenas.
6. 1 módulo en 28 cadenas.

Las opciones 1, 2, 5 y 6 se descartan debido a que no podemos tener menos de 3 módulos en serie, ni más de 13. Nos quedan las opciones 3 y 4.

Si revisamos ahora la cantidad de cadenas que se requiere, resulta que ambas opciones se ubican en el rango de cadenas que calculamos (entre 3 y 9).

Otra posibilidad es disminuir la cantidad de módulos y probar otras combinaciones. En ese caso, por supuesto, la cantidad de energía producida por el campo fotovoltaico disminuiría.

De las 2 posibles configuraciones de los módulos, elegiremos la 3, que tiene 7 módulos en serie y 4 cadenas. Esto porque con menos cadenas vamos a tener una corriente menor y, por lo tanto, menos pérdidas.

• Pmáx del campo fotovoltaico = 28 x 225 Wp = 6300 Wp
• Vmp = 7 x 33,9 V = 237,3 V
• Imp = 4 x 6,64 A = 26,56 A

Podemos ver que no sobrepasamos ni la potencia máxima del inversor, ni los valores de tensión y corriente en el punto de máxima potencia que habíamos calculado.

Verificamos ahora los valores máximos de corriente y tensión.

• Voc = 7 x 41,8 V = 292,6 V
• Isc = 4 x 7,14 A = 28,56 A

La tensión no sobrepasa la máxima del inversor ni la máxima soportada por los módulos, y la corriente está dentro del rango que maneja el inversor.

Vamos a verificar qué sucede cuando varía la temperatura. Los parámetros eléctricos del campo fotovoltaico elegido son:

• Pmax: 6500 W
• Vmp: 237,3 V
• Imp: 26,56 A
• Voc: 292,6 V
• Isc: 28,56 A

El problema dice que la temperatura ambiente llega a -11°C. Si los módulos están al Sol, la temperatura de las celdas debería ser mayor. Sin embargo, veamos qué sucede en una condición peor, si llegaran a estar las celdas a -11°C.

Nuestro ΔT es -36°C, por lo que la variación de Voc y Vmp es -36°C x -0,105 (V/ºC) = 3,78 V. La tensión va a aumentar entonces 3,78 V en cada módulo.

Una cadena de 7 módulos podría llegar entonces hasta:

• Vmp(cadena)=263,76 V
• Voc(cadena)=319,06 V

Las tensiones siguen estando dentro del rango del inversor.

Si la temperatura ambiente llega a los 39°C, la temperatura de las celdas podría llegar, en el peor de los casos (1000 W/m²), a 72,75°C. Por lo tanto, la variación de Vmp es 47,75°C x -0,105 (V/ºC) = -5,01 V.

Entonces el valor de Vmp podía caer hasta 130,6 V. Con el dato anterior concluimos que no hay problema con las variaciones de temperatura.