Tema: Calcular parámetros MPP según condiciones atmosféricas

Hola a todos,

Me gustaría saber si alguien conoce un método para calcular tensión, corriente y potencia, en el punto de máxima potencia según las condiciones del momento.
Necesito un método que me permita hacerlo a mano, sin tener que recurrir a un MPPT. Precisamente es para poder comparar los resultados con las mediciones del inversor.

Saludos

Iniciado por Adriancm

Hola a todos,

Me gustaría saber si alguien conoce un método para calcular tensión, corriente y potencia, en el punto de máxima potencia según las condiciones del momento.
Necesito un método que me permita hacerlo a mano, sin tener que recurrir a un MPPT. Precisamente es para poder comparar los resultados con las mediciones del inversor.

Saludos

En el foro de aislada hay algo. Una aproximación la puedes tener con la irradiancia y la temperatura ambiente.
Con un.pequeño panel de 10 w, o parecido, puedes cargar y descargar un condensador y leer tensión e intensidad cada 100 microsegundos, y se obtiene una curva real. Ese panel, tiene que tener la misma orientación que los paneles, claro está.

Iniciado por Gabriel 2015

En el foro de aislada hay algo. Una aproximación la puedes tener con la irradiancia y la temperatura ambiente.
Con un.pequeño panel de 10 w, o parecido, puedes cargar y descargar un condensador y leer tensión e intensidad cada 100 microsegundos, y se obtiene una curva real. Ese panel, tiene que tener la misma orientación que los paneles, claro está.

Gracias por tu respuesta.
Con hacerlo a mano, me refiero a hacer el cálculo a mano, con la calculadora como mucho. Es decir, un método que me permita calcular Vmp, Imp y Pmp, a partir de los datos del fabricante y algún dato más si es necesario (como por ejemplo la Isc y Voc instantáneas que ya se como calcularlas).
No se si existe alguna relación a través del Fill Factor o algo parecido que permita un cálculo directo.
Es para poder introducirlo en un modelo informático.

Pero, cómo sabes Isc y Voc?

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Con Isc, sabes la irradiación y con la irradiación y la temperatura ambiente puedes estimar la temperatura de las células con "algo" de precisión. Con la irradiación y la temp. de las células aplicas los coeficientes del fabricante de los paneles. Pero esto sólo sirve para el caso estacionario. Con nubes no sirve.

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El fill factor no te sirve. El decremento de potencia máxima por aumento de temperatura es mayor que el decremento de tensión Voc.

Iniciado por Gabriel 2015

Pero, cómo sabes Isc y Voc?

- Isc = G/Gs*(Iscs+ki*(Tc-Tcs))

G: radiación
Gs: radiación en condiciones estándar.
Iscs: corriente de cc en cond estándar.
ki: coeficiente de variación de Isc con la temp.
Tc: temp de la célula.
Tcs: temp de la célula en cond estándar.

- Voc = Vocs + kv*(Tc-Tcn) + Vt*log(G/Gs)

Vocs: tensión de ca en cond estándar
kv: coeficiente de variación de Voc con la temp.
Vt: tensión térmica (Vt=Ns*k*Tc/q) (Ns es nº de celulas en serie del panel, q es carga del electrón y k cte de Boltzman)

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El problema que tengo es que no puedo apoyarme en medidas de una instalación fotovoltaica (que sería lo más fácil), ya que este modelo lo quiero hacer para poder contrastarlo con datos reales, por lo que tiene que ser lo mas independiente posible.

Iniciado por Gabriel 2015

El fill factor no te sirve. El decremento de potencia máxima por aumento de temperatura es mayor que el decremento de tensión Voc.

Entiendo. Yo a la conclusión que he llegado es que la variación de Vmp es prácticamente igual a la variación de Voc (con los cambios de temperatura y radiación), pero Imp tiene una variación diferente a Isc y no consigo relacionarlas.

Yo, durante un tiempo, para unos dispositivos que no llevan baterías lo estimaba así:

Dada G, irradiancia: Tc=Ta+(NOCT-20)XG/800

Donde Tc es la temperatura de las células
Ta es la temperatura ambiente
NOCT es un dato de las placas.

Dejé de usarlo porque no sirve cuando hay nubes.

Con la temperatura de las células obtienes el porcentaje de disminución de potencia por temperatura, que llamamos d, por ejemplo y

la potencia que puedes sacar de las placas es P=G*(Pinstalada)*(1-d/100)

Iniciado por Gabriel 2015

Dada G, irradiancia: Tc=Ta+(NOCT-20)XG/800

Actualmente estoy utilizando esa misma fórmula para Tc como aproximación, pero ya estoy mirando algún método que tenga en cuenta más parámetros (como la velocidad del viento), para obtener una aproximación más realista de la temperatura de las células.

Iniciado por Gabriel 2015

...la potencia que puedes sacar de las placas es P=G*(Pinstalada)*(1-d/100)

He probado la fórmula y da resultados bastante cercanos a los del fabricante.
Si te interesa, ahora estoy probando con otra aproximación que también da resultados bastante buenos. He utilizado las fórmulas de Voc y Isc poniendo como hipótesis que la evolución de la tensión y la corriente en el punto de máxima potencia es la misma que en los puntos de circuito abierto y cortocircuito. Es decir que:
- Imp = G/Gs*(Imps+ki*(Tc-Tcs))
- Vmp = Vmps + kv*(Tc-Tcn) + Vt*log(G/Gs)
(que son las mismas fórmulas que había puesto anteriormente pero reemplazando Voc por Vmp e Isc por Imp).

Gracias por tu aportación Gabriel

Sí, sería conveniente estimar la Tc teniendo en cuenta la velocidad del viento. Como el coeficiente de convección placa-aire depende de forma bastante lineal con la velocidad(régimen laminar), no parece complicado llegar a una fórmula, seguramente, por iteración, que permita tener en cuenta la velocidad del aire.

Pues ya tengo el modelo hecho.
Lo he comparado con los datos que dan los fabricantes para las condiciones NOC y los resultados son bastante buenos.
Me preguntaba si alguien sería tan amable de compartir datos reales de sus instalaciones, para poder verificar el modelo con datos de verdad.
El modelo utiliza: radiación, temperatura y velocidad del viento. Y saca como resultados: potencia, tensión y corriente.
Y si me dais la "edad" de la instalación también puedo incluirlo para que tenga en cuenta su degradación teórica.
Necesitaría también el modelo exacto del panel para poder buscar su ficha técnica.

Pues yo tengo un barrido de hace dos días. Según el sensor calibrado que tengo la radiación era de 874 W/m2, la temperatura ambiente de 13.5ºC y la velocidad del viento de 1,2 m/s.


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Y el panel este, el de 250 W.

http://www.efimarket.com/media/pdf/AMS-250.pdf

Muchas gracias por compartir tus datos!

Tengo un par de dudas:
- ¿El sensor de radiación tiene la misma inclinación que el panel?
- ¿Cuántos años lleva funcionando el panel?

Iniciado por Adriancm

Muchas gracias por compartir tus datos!

Tengo un par de dudas:
- ¿El sensor de radiación tiene la misma inclinación que el panel?
- ¿Cuántos años lleva funcionando el panel?

Sí, el sensor es orientable y tenía la misma inclinación que el panel.

El panel es nuevo, esta sin mancillar por los depredadores fotovoltaicos jeje

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Te sale lo esperado?

Iniciado por Gabriel 2015

Te sale lo esperado?

Estos son los resultados:



El primer bloque corresponde a los datos que me has proporcionado (874W/m2, 13.5ºC y 1.2m/s), y el segundo a los del fabricante para las condiciones NOC (800W/m2, 20ºC y 1m/s).
El error máximo que acepto es del 5%, así que la tensión se va demasiado.

Supongo que los datos están tomados del lado de corriente continua, no?
Se me hace raro que la tensión que da el panel sea tan baja, siendo que la temperatura está relativamente cerca de la nominal.

Perdón, no son 874 W de irradiación, son 814 W.

Si utilizamos la fórmula:

Tc=Ta+(NOCT-20)XG/800

Con una temperatura ambiente de 13,5ºC, la Tc sería de 40,81ºC. Lo esperable sería que la disminución de potencia por temperatura fuese de (38,93-25)*0,43%, que supone un 5,98%.

La potencia nominal del panel es de 250 W, pero la irradiación es de 814 W, por lo que, sin tener en cuenta la temperatura, la potencia que debería entregar es de 250*814/1000= 203,5 W.

Si descontamos el efecto de la temperatura, 203.5*(1-0.0598)=191,33 W.

El barrido indica que la potencia máxima es de 189 W, muy similar a los 191,33 W.

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Con los datos que da el fabricante, yo veo que sólo se puede calcular el Voc. La disminución porcentual de Voc sería de (38,93-25)*0,33%=4,59 %. Si el nominal es de 38,0 V, el teórico sería de 36,25 V, frente a los 35,98 V que da el barrido.

Yo es que utilizo otra fórmula para la temperatura, como ya te dije estaba buscando una aproximación que tuviera en cuenta más parámetros (velocidad del viento). y con eso me da Tc=31.82ºC (disminución de potencia del 2.93%)
Con esa temperatura la potencia máxima da 197.75 si se calcula de forma directa, y 197.71 si se calcula a partir de Vmp y Imp.

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Si que es verdad que a primera vista parece que solo se puede calcular Voc con los datos de fabricante, pero he hecho varias pruebas con diferentes paneles y la evolución de Vmp en función de temperatura y radiación es prácticamente la misma (no me atrevo a decir exactamente la misma) que la de Voc.

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Por otra parte, la fórmula que utilizas para calcular Voc tiene como hipótesis que no varía en función de la radiación, cuando en realidad si que tiene una pequeña variación:
Voc = Voc_stc + kv*(Tc-25) + Vt*log(G/1000)
solo lo digo como apunte, ya que Voc en realidad tiene un error pequeño entre el resultado del modelo y tus datos de producción.

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No se me ocurre donde puede estar el fallo.
¿Sería posible que sacaras en algún momento un punto mpp de funcionamiento del panel (sin hacer barrido) con los datos de los sensores?

Gracias por tu implicación Gabriel 2015.

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Ah se me olvidaba, estos son los resultados con 814 de radiación:



No se puede decir que sean mejores

Tengo otra medición del Verano de un panel de 300 W. La temperatura era de 38ºC, viento "o" y radiación de 909 W.



Características

Potencia máxima: 300Wp
Voltaje en circuito abierto : 45,3 V
Intensidad máxima: 8,18 A
Voltaje potencia nominal: 36,7 V
Intensidad cortocircuito: 8,68 A
Dimensiones: 1956 x 992 X 50
Peso: 27 Kg
Eficiencia 15.37 %​
Electrical parameters at NOCT :

Nominal Power (Pmax) 219 W
Open Circuit Voltage (VOC) 41,17 V
Short Circuit Current (ISC) 7.03 A
Voltage at Nominal Power (Vmp) 33,4 V
Current at Nominal Power (Imp) 6.56 A


Nominal Operating Cell Temperature (NOCT) 45°C±2°C
Temperature Coefficients of Pmax -0.43%/°C
Temperature Coefficients of VOC -0.33%/°C
Temperature Coefficients of ISC 0.056%/°C

Lo que me choca es que te salen curvas I-V con unos "codos" muy amplios. Que puede ser que en la práctica sea así, pero como estoy acostumbrado a la teoría...
Voy a hacer los cálculos con este segundo panel a ver que sale.

En el foro de aislada hay un hilo sobre control de baterías que está muy bien. SI accedes, cuando el regulador mete chicha y busca el MPPT, verás, que la tensión, en un día de sol, oscila de 52 a 58 V, es decir, le cuesta discernir con un 10% de margen dónde está el punto G fotovoltacio jeje. Sin embargo, la potencia que entrega no varia...

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http://asako.sytes.net/index.php?pagina=boton1, mira ahora

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Ya no mires, que el regulador ya está en "derating"...

Esto me sale con el segundo panel:


Como puede ser que el regulador varíe entre 52 y 58V la tensión del punto de funcionamiento de los paneles sin variar la potencia?

Por eso codo...

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Con 38ºC de temperatura ambiente, cómo te puede salir esa Vmp?

A la única conclusión que puedo llegar es que este modelo no sirve para instalaciones con regulador, ya que no trabaja realmente al punto de máxima potencia del panel.

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Con 38ºC ambiente me sale Tc=61.24ºC...
igual tengo que revisar las fórmulas para calcular la Vmp y Imp.

Parece que te sale una Vmp muy alta...

El caso es que he cogido un par de puntos de funcionamiento de una instalación conectada a red, y me sale esto:



y eso que son 4 arrays de 6 paneles en serie, así que el error por panel es aún mas pequeño.

Si tomamos como temperatura de células 61,24ºC, la disminución de potencia según el fabricante sería de (61.24-25)*0,43%, que sale 15,58 %. Si tenemos en cuenta el efecto de que la radiación no es de 1.000 y la temperatura, saldría 300*(1-15.58/100)*0.909=230,2 w.

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De todas maneras, mañana que esperamos sol, haré una medición asegurándome de que el panel de irradiación y el otro están perfectamente alineados.

Iniciado por Gabriel 2015

De todas maneras, mañana que esperamos sol, haré una medición asegurándome de que el panel de irradiación y el otro están perfectamente alineados.

Perfecto! A ver si nos coincide esta vez.
He añadido otra forma de calcularlo en el modelo, empezando por el cálculo de la Pmp, aunque no varía mucho.

Por otro lado, he cogido dos puntos de otra instalación conectada a red, que en vez de tener sensor de Ta tiene sensor de Tc, y me da esto:



Asi que puede que el problema esté en el cálculo de la temperatura del módulo a partir de la temperatura ambiente