Al analizar las curvas I-V en sistemas fotovoltaicos, utilice un trazador de curvas I-V para comparar las curvas medidas con las de referencia o previstas, teniendo en cuenta aspectos ambientales como zonas de sombra o temperatura.
“PV Array Troubleshooting Flowchart” (Diagrama de flujo para la resolución de problemas en matrices fotovoltaicas) es una guía completa desarrollada a partir de una amplia experiencia en campo, revisiones de la documentación sobre fiabilidad de los módulos fotovoltaicos y aportaciones de expertos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) de EE.UU. Los trazadores de curvas I-V, como el Solmetric PVA-1500 de Fluke, ofrecen información detallada para identificar problemas de rendimiento del hardware en sistemas fotovoltaicos. Sin embargo, factores como las zonas de sombra, la suciedad, la irradiancia, la temperatura, y las técnicas de medida pueden complicar las medidas del rendimiento fotovoltaico.
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Aquí se muestra cada uno de los seis tipos de desviaciones de la curva I-V que se tratan en este artículo. Las desviaciones se numeran según el orden en el que las consideramos en el diagrama de flujo.
Captura de una curva I-V útil
En primer lugar, compruebe que la prueba proporciona una curva I-V útil. Si no es así, asegúrese de que los cables de prueba están conectados correctamente. Si lo están, es posible que el circuito de la fuente no esté completo. Compruebe que hay un fusible en serie instalado; si lo hay, compruebe la continuidad. Si hay continuidad, el problema puede estar en el cableado del circuito de la fuente. Antes de comprobar los módulos averiados, quizá quiera comprobar si hay interconexiones de módulos abiertas, así como la presencia de daños, como marcas de quemaduras.
En casos excepcionales, las pruebas devuelven una curva I-V que muestra caídas verticales estrechas o picos descendentes. La causa puede ser una interconexión eléctrica intermitente, como un cable de prueba mal conectado o un empalme mal engarzado. Si la conexión intermitente está en el circuito de la fuente fotovoltaica, aíslelo y realice las reparaciones necesarias.
Forma y rendimiento normales
Para problemas de rendimiento en camp, se necesita una referencia, que se suele basar en los datos de la placa de características del módulo o en medidas realizadas en los circuitos cercanos. Los trazadores de curvas I-V como el Solmetric PVA-1500 de Fluke utilizan software para prever las características de rendimiento bajo condiciones de prueba estándar, ajustándolas a las condiciones de campo. Una forma de curva I-V normal y un factor de rendimiento del 90% al 100% suelen indicar un correcto funcionamiento del módulo o circuito de la fuente fotovoltaica.
Identificación de desviaciones en la curva I-V
Pueden producirse diferentes tipos de desviaciones de la curva I-V, cada una con varias causas posibles. Estas desviaciones pueden incluir escalones o muescas en la curva, lo que indica una discrepancia de corriente debido a problemas como sombras o celdas dañadas.
1. Curva I-V escalonada
Las muescas o los escalones en la curva I-V, el primer tipo de desviación, están relacionados con una discrepancia de corriente en el circuito de prueba. Los escalones en la curva se producen cuando los diodos de derivación se activan y pasan corriente alrededor de las celdas más débiles o que reciben menos luz. El número y la anchura de los escalones varían según la densidad y la extensión de la sombra. Muchas condiciones diferentes provocan una discrepancia de corriente, como suciedad no uniforme, sombra parcial, celdas o cadenas de celdas dañadas o diodos de derivación cortocircuitados.
2. Corriente de cortocircuito baja
En una curva I-V normal, un valor de ISC inferior al previsto puede deberse a un error del operador, una medida deficiente de la irradiancia, sombras o suciedad, o bien a problemas de rendimiento del módulo. Dado que podría ser capaz de solucionar algunos de estos problemas, el diagrama de flujo de resolución de problemas aborda este segundo tipo de desviación de forma temprana.
3. Tensión en circuito abierto baja
El tercer tipo de desviación en el diagrama de flujo de resolución de problemas es un valor de VOC bajo. Una medida errónea de la temperatura de la celda probablemente casi con toda probabilidad provoque un valor de VOC bajo. Además, la sombra puede reducir el valor de VOC en determinadas circunstancias de prueba. También puede deberse a problemas de hardware. Sin embargo, dado que la tensión en circuito abierto tiene una de las tasas de envejecimiento más bajas de todos los parámetros del módulo fotovoltaico, debe considerar otras causas antes de concluir que existe una relación causal entre la degradación de las celdas y el valor bajo de VOC.
4. Codo más redondeado
Un codo más redondeado de lo esperado caracteriza el cuarto tipo de desviación de la curva I-V. A menudo, es difícil saber si una región de codo más redondeado es una alteración distintiva de la curva I-V o si se trata de una ilusión causada por cambios en la pendiente de la curva. El propio redondeo del codo es seguramente una manifestación del proceso de envejecimiento. Tendrá que volver a comprobar y supervisar el circuito a lo largo del tiempo para identificar y hacer seguimiento de las tendencias.
5. Relación de baja tensión
Una pendiente más baja de lo esperado en el tramo vertical de la curva I-V distingue la quinta desviación de la curva I-V. Puede detectar esta situación comparando visualmente las curvas medidas y previstas o comparando los valores de relación de tensión en todas las medidas en cadenas con el requisito previo de que las curvas estén libres de escalones derivados de efectos de discrepancia. Para calcular la relación de tensión: VMP ÷ VOC. La relación de tensión es excelente para identificar una cadena con una pendiente atípica en el tramo vertical de la curva I-V.
6. Relación de corriente baja
Una pendiente más alta de lo previsto en el tramo horizontal de la curva I-V distingue la sexta y última desviación. Puede detectar esta situación comparando visualmente las curvas medidas y previstas o comparando los valores de relación de corriente en todas medidas en cadenas, siempre que las curvas estén libres de escalones derivados de efectos de discrepancia. Para calcular la relación de corriente: IMP ÷ ISC La relación de corriente es excelente para identificar una cadena con pendientes atípicas en el tramo horizontal de su curva I-V. Antes de buscar problemas de hardware, descarte los errores de medida de irradiancia, sombra y suciedad.
Uso de trazadores de curva I-V en la resolución de problemas
Los trazadores de curvas I-V, como el Solmetric PVA-1500 de Fluke desempeñan un papel fundamental en la resolución de problemas de los sistemas fotovoltaicos. No solo proporcionan datos detallados para identificar problemas, sino que también ayudan a documentar y supervisar el rendimiento del sistema a lo largo del tiempo.
La resolución eficaz de problemas de los sistemas fotovoltaicos requiere un conocimiento exhaustivo de los factores tanto del hardware como del entorno. El uso de instrumentos avanzados como Solmetric PVA-1500 de Fluke y el uso de metodologías estructuradas pueden mejorar significativamente la exactitud y la eficiencia del diagnóstico, así como la resolución de problemas de rendimiento en sistemas fotovoltaicos.