Tema: Calcular parámetros MPP según condiciones atmosféricas

He cogido algunos datos más:

Temperatura ambiente: 13,5 ºC
Temperatura células: 44,2 ºC (con sonda PT100)
Irradiación: 990 W/m2
Potencia panel 250 W: 224,50 W
Vmp panel 36,1 V
Imp panel 6,92 A
Vmp medido 32,85 V
Imp medido 6,83 A

DPmp -0,45%
DVoc -0,353 %
DIsc +0,051%

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Mira a ver qué temperatura de células te estima el programa, saludos!

Me salen 37,1ºC.

Pero me parece mucho aumento de temperatura de 13,5ºC a 44,2ºC.
De los datos que tengo yo con PT100, a 26ºC ambiente y 1019W/m2 el panel está a 36ºC (Panasonic HIT 240W)

Entonces si tanta diferencia de variación de temperatura hay entre dos paneles de marcas diferentes, puede resultar imposible aproximar el cálculo de Tc con una sola fórmula para todos.

También es verdad que en la fórmula de mi modelo, que es esta:

Tc = (Uh*Ta+G*(0.81-rend*(1-kp*Tcn)))/(Uh+kp*rend*G)

Uh es el coeficiente de intercambio de calor que depende del viento
rend el rendimiento nominal del módulo
kp el coeficiente de variación de la potencia con la temperatura

Ese 0.81 que aparece en medio de la fórmula, el autor no explicaba el porque de poner esa constante. Y si se modifica, el resultado cambia bastante.

Iniciado por Adriancm

Me salen 37,1ºC.

Pero me parece mucho aumento de temperatura de 13,5ºC a 44,2ºC.
De los datos que tengo yo con PT100, a 26ºC ambiente y 1019W/m2 el panel está a 36ºC (Panasonic HIT 240W)

Ese dato parece anómalo. Ten en cuenta que el NOCT de los paneles suele estar entre 43 y 49 ºC, por lo que si la irradiación es de 800 W, la temperatura ambiente de 20ºC y la velocidad del viento de 1 m/s, la Tc va de 43 a 49, según la calidad del panel.

Por lo que si la irradiación es de 1019, y la temperatura ambiente es de 26, parece muy difícil que la Tc sea de 36ºC, de no ser que el panel estuviese frío, lo pones al sol y mides la temperatura sin que se estabilice, o que pongas la sonda en el marco de aluminio??

Soy consciente de que no parece un valor real, pero por ejemplo estos resultados que te mandé:


El primer bloque tiene 24º de ambiente con 35º en módulo y el segundo 24º ambiente y 38º módulo (según la sonda PT100) y ambos dan resultados buenos.

Y la sonda estaba bien puesta en el reverso del panel, y el panel llevaba toda la mañana al sol (son datos del 14 de mayo a las 14:00 y 14:10).

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Algo que se me ocurre es que la dependencia de la temperatura con el rendimiento teórico del panel sea más dependiente de lo que la fórmula que yo utilizo dice.
Porque los datos que tengo yo, vienen de unos paneles SunPower de 20.4% de rendimiento y unos Panasonic de 19%.

He revisado el origen de la fórmula que utilizo, y efectivamente ese 0.81 que te comentaba anteriormente (que lo suponen constante) en realidad es un producto de dos parámetros dependientes del panel. Lo malo es que no se pueden obtener a partir de los datos de fabricante, hace falta sacarlo a partir de datos medidos.
Es decir que para obtener un modelo relativamente fiable (y real) de un panel, hace falta tener una serie de datos de Ta, Tc y G, que permitan sacar la relación entre estos y ese coeficiente (le podemos llamar Tau).
Ahora mismo estoy haciendo pruebas con la instalación de la que tengo yo datos del PT100 para ver que pinta tiene esa relación, y por ahora parece que tiene una mayor dependencia de la radiación que de la temperatura ambiente. En cuanto tenga resultados los pongo.

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Una vez hecho el ajuste del coeficiente "Tau" con los datos de la instalación que tiene el PT100 (Panasonic HIT 240W), me sale esto:

G: radiación.
Ta: temperatura ambiente.
Tc: temperatura de célula medida por el PT100.
Tm: temperatura de célula resultado del modelo.
E: error absoluto entre el modelo y la medida

Punto 1: G = 935W/m2, Ta = 24ºC, Tc = 38ºC, Tm = 39ºC, E = 1ºC
Punto 2: G = 262W/m2, Ta = 22ºC, Tc = 26ºC, Tm = 24.4ºC, E = 1.6ºC
Punto 3: G = 604W/m2, Ta = 23ºC, Tc = 29ºC, Tm = 30.7ºC, E = 1.7ºC
Punto 4: G = 625W/m2, Ta = 23ºC, Tc = 27ºC, Tm = 26.2ºC, E = 0.8ºC

Si lo ves correcto, podemos intentar hacer lo mismo con uno de tus paneles, que tenga sonda de temperatura.

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De todos modos, para lo que cuesta una PT100, casi es mejor poner una y meter directamente los datos obtenidos al modelo, en vez de intentar ajustar la fórmula de la Tc.

Sigo pensando que te salen unas temperaturas de células anormalmente bajas. Según los datos últimos, el NOCT de los paneles rondaría los 32-34ºC. Tienes ese dato de los paneles para contrastarlo?

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Tienes en cuenta alguna corrección a la hora de estimar la Tc midiendo el panel por el reverso, en contacto con la EVA?

Iniciado por Gabriel 2015

Sigo pensando que te salen unas temperaturas de células anormalmente bajas. Según los datos últimos, el NOCT de los paneles rondaría los 32-34ºC. Tienes ese dato de los paneles para contrastarlo?

La NOCT del panel es 44ºC

Iniciado por Gabriel 2015

Tienes en cuenta alguna corrección a la hora de estimar la Tc midiendo el panel por el reverso, en contacto con la EVA?

No, cojo directamente la temperatura que me da la sonda.

Pues si el NOCT del panel es 44ºC, eso significaría que con una temperatura ambiente de 20ºC, una irradiación de 800 W y una v del viento de 1 m/s, la temperatura del panel sería 44, no?

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Iniciado por Gabriel 2015

Pues si el NOCT del panel es 44ºC, eso significaría que con una temperatura ambiente de 20ºC, una irradiación de 800 W y una v del viento de 1 m/s, la temperatura del panel sería 44, no?

Interpolando los datos que has puesto, no cuadran con el NOCT

Pues igual estaba mal colocada la PT100. Solo vi que estaba pegada a la EVA con un rectángulo adhesivo (supongo que sería específico para ello) y estaba más bien colocada en un esquina del panel, en vez de en el medio.
Lo malo es que ya no tengo acceso a esa instalación, solo tengo los datos antiguos.

Pues yo creo que por ahí podrían estar las diferencias.

Hace un tiempo, empecé a desarrollar un algoritmo que tenía en cuenta un balance energético del panel, considerando la irradiación y la temperatura ambiente, a la vez que el coeficiente de convección panel-aire.

Si quieres podemos hacer unas pruebas, a ver si sacamos alguna conclusión.

Por mi perfecto, estaría muy bien tener un modelo fiable de un panel que permita comparar los datos de producción con los que debería producir, para poder detectar posibles fallos (Hot Spots por ejemplo)

De hecho no me presenté en el hilo dedicado a ello, pero estoy de becario en la Universidad de Zaragoza en temas de mantenimiento de instalaciones fotovoltaicas. Pero aquí miran más hacia instalaciones de gran potencia, que es lo que interesa $$$.

Iniciado por Gabriel 2015

Hace un tiempo, empecé a desarrollar un algoritmo que tenía en cuenta un balance energético del panel, considerando la irradiación y la temperatura ambiente, a la vez que el coeficiente de convección panel-aire.

¿Qué programa utilizas para escribir los algoritmos?

No lo tengo legalizado jeje

Iniciado por Gabriel 2015

No lo tengo legalizado jeje

Por si te interesa, existe R studio que es gratuito

¿Has analizado los transitorios con algún control PI para la temperatura de las células?

Iniciado por Gabriel 2015

¿Has analizado los transitorios con algún control PI para la temperatura de las células?

No.

Una de las cosas que no me convencen de todos estos modelos es que no tienen en cuenta la temperatura de los instantes anteriores.
Por ejemplo, tienes un día soleado con unos 25º ambiente y 1000W/m2 y pongamos 50ºC módulo. Por el hecho de que te pasen unas nubes en un momento dado y hagan bajar la radiación a 200W/m2 durante unos minutos, la temperatura del módulo no se puede calcular simplemente teniendo en cuenta los 200W/m2 de ese intervalo.

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Lo ideal sería hacer un modelo que calcule la temperatura de módulo a lo largo de todo un día, teniendo en cuenta la evolución.

Entonces la idea es que a partir de unos datos en un momento dado, Ta, y G y v(viento), se pueda estimar Tc en función de la evolución de G y v(viento).

Ya tengo preparado un túnel de aire, pero el sol no acompaña.

Lo que te comentaba del balance energético, pues sería teniendo en cuenta la irradiación y la velocidad del aire. Me explico:

En un momento dado tenemos una estimación de Tc, y se analizan constantemente los valores de G y v(viento). De esa G, por m2, unos watios se destinan a generar electricidad, otros son reflejados y otros son absorbidos por el panel. Se produce un equilibrio térmico entre la energía térmica absorbida, que más o menos será Gx0,8, y la energía térmica cedida al ambiente, que será UxAxdT, donde

U es el coeficiente global de transmisión del calor, que depende básicamente de la velocidad instantánea del aire. Habrá una U por el cristal y otra U por la EVA.
A es la superficie del panel( por el cristal y por la EVA)
dt es la diferencia de temperaturas entre el cristal y el ambiente por una parte, y la EVA y el ambiente por otra.

Eso es. Yo creo que lo mas fácil es ir calculando desde el punto de la mañana, ya que en ese momento los paneles están a temperatura ambiente. Es decir, que igual en realidad no habría que calcular la Tc tal cual, sino dependiendo de la energía que absorba el panel (resultado del balance energético que has comentado) ver cual es el incremento/decremento de temperatura en un intervalo de tiempo (ese intervalo de tiempo será el que nos permitan los sensores).
¿Me explico?

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Lo complicado del balance de energía es que los fabricantes no dan datos como el espesor de la EVA, los coeficientes de transmisión de calor del vidrio y de la EVA, el coeficiente de reflexión del vidrio... son cosas que habría que poner como hipótesis al principio, y luego ya con los datos que vayamos obteniendo se podrán ir modificando para que el modelo se ajuste.

Sí, por eso he preparado un tunel de viento y voy a medir la v del viento, como es lógico, la irradiación, la temperatura del cristal, la temperatura de la EVA y Voc. ¿Se te ocurre algo más?

La temperatura ambiente, pero supongo que ya la tenías en cuenta.

Sí claro, sino...mal vamos jeje

Esto es lo que he encontrado hasta ahora:
- Espesor de la EVA: 0.3-0.7 mm
- Coeficiente de transmisión: 0.036-0.039 W/m·K

Por cierto, sobre que módulo vas a hacer las pruebas? Por intentar buscar información específica

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Esto también nos vendrá bien tenerlo. La tabla de características ópticas del vidrio:



Aunque según un fabricante de vidrio para fotovoltaica, con 4mm se llega a 96.5% de transmisión.

¿El balance sería el siguiente?

Psol = Peléctrica + Preflejada + Pconvección_vidrio + Pconvección_eva

siendo:

Psol = Radiación*Superficie
Peléctrica = (Radiación/1000)*Pmp_max*(1+kp*(Tc-25))
Preflejada = Radiación*Superficie*(1-Coef_absorción_vidrio)
Pconvección_vidrio = h*Superficie*(Tvidrio-Ta)
Pconvección_eva = h*Superficie*(Teva-Ta)

Esto suponiendo que el viento viene desde el lateral del panel y por lo tanto los dos coeficientes "h" de convección son iguales.

No se si me sobra o me falta algún término.

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Me corrijo, en vez de usar la convección del aire, que es un poco complicada de calcular, mejor poner Pconducción_vidrio y P_conducción_eva, ya que vamos a tener las temperaturas superficiales.

Sí, algo así tenía pensado. SI se utilizan las "h´s", la verdad es que son bastante distintas. ¿Obviamos el marco de aluminio?

Podemos empezar obviándolo y según los resultados añadirlo si fuera necesario.