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AARÓN SÁNCHEZ JUÁREZ

Módulos y Arreglos Fotovoltaicos. AARÓN SÁNCHEZ JUÁREZ. Módulos fotovoltaicos. V CA = 0.6 V J CC = 44 mA/cm 2 V M =0.49 V J M =30.5 mA/cm 2 P M = 15 mW/cm 2. Conexión Serie : La terminal negativa de una celda se conecta a la terminal positiva de la siguiente.

miriam
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AARÓN SÁNCHEZ JUÁREZ

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  1. Módulos y Arreglos Fotovoltaicos AARÓN SÁNCHEZ JUÁREZ

  2. Módulos fotovoltaicos VCA = 0.6 V JCC= 44 mA/cm2 VM=0.49 V JM =30.5 mA/cm2 PM = 15 mW/cm2 Conexión Serie: La terminal negativa de una celda se conecta a la terminal positiva de la siguiente. Resultado: Incremento de voltaje Conexión Paralelo: La terminal negativa de una celda se conecta a la terminal negativa de la siguiente, la terminal positiva se conecta a la positiva de la siguiente celda. Resultado: Se Incrementa la corriente de salida.

  3. Módulos fotovoltaicos Conexión de las celdas IDÉNTICAS FV para formar un módulo V1 V3 V4 V2 Conexión en serie I1 I4 I2 I3 VT = V1+V2+V3+V4 I = I1 = I2 = I3 = I4 VT I1 I4 I3 I2 Conexión en paralelo VT = V1 = V2 = V3 =V4 V4 V3 V2 V1 I = I1 + I2 + I3 + I4

  4. Módulos fotovoltaicos Celdas fotovoltaicas Rayos Incidentes Conexión de la celda + _ Módulo fotovoltaico para instalarse!!!!

  5. Construcción de un módulo Fotovoltaico Celda Solar P 1 .5 W » Ensamble del marco Módulo Fotovoltaico P 40 W > Laminado Conexión entre celdas

  6. Módulos fotovoltaicos STC @ 1000 Wm2 - AM 1.5 - T 25ºC CELL P 64.5 W MAX MODEL TYPE MSX64 SERIAL NO. V FW936099338801 21.4 V OC MAX. SYS. OPER. VOLT. I 4.02 A 600 V SC MIN. BYPASS DIODE IF V 5 A 17.2 V PMAX I 5 A 3.75 A SERIES FUSE PMAX AT 800 W/m2 - AM 1.5 - T ; 49ºC CELL P 46.7 W WILL PRODUCE: PMAX= I 3.06 A w PMAX= 630 Solarex Court Frederick, MD,21701, USA Class 1 Divición 2 Grupo C & D Clase C Approved for NEC Listed for Electrical And Class “C” Los módulos FV comerciales incluyen Valores de placa y diagrama de conexiones

  7. Acoplamiento directo Voltaje, Corriente de operación y Potencia Generada Sol (-) APERÍMETRO (Impedancia=0) VOLTÍMETRO volts (+) 3.0 15.8 Iop =3.0 A I Carga Modulo FV. SIMENS PCJ4

  8. Curva de rendimiento (I VS V) Define todos los puntos de operación MÓDULO DE 55 W-p; AM1.5 1000 W/m2; 25ºC. Voltaje Corriente Potencia (V*) (I*) (P*) [Volts] [Amp.] [Watts] 0 3.6 0 10 3.5 35 17 3.255 192.0 38 21 0.0 0 Punto de máximo rendimiento (*) Condiciones estándares de prueba

  9. Curva I-V y P-V del Módulo Fotovoltaico Características eléctricas bajo condiciones NTC

  10. Corriente Icc Icc Corriente de Corto circuito (P = 0 watts): Es la corriente máxima que puede generar el Módulo bajo una intencidad luminosa de 1000 W / m2 Pmax Im Vca Voltaje a circuito Abierto (P = 0 watts): Voltaje maximo que puede generar el Módulo Vm Voltaje de Operación Im Corriente de Operación Voltaje y corriente para los cuales el Módulo genera la maxima potencia Voltaje Vm Vca Pmax potencia maxima Parámetros eléctricos de un Módulo Fotovoltaico

  11. Eficiencia del Módulo Donde  = Eficiencia del Módulo Pm = Potencia maxima Pm = ---------------- Pi x Aa Pi = potencia incidente 1000 W/m2 Aa = Superficie del Modulo, Largo x Ancho m2 Ejemplos : Módulo SIEMENS M55 Pi = 1000 W/m2 Pm = 53 W, Im = 3.05 A, Vm = 17.4 V , Area = 0.43m2  = 12.42 % Módulo KIOCERA K55 Pi = 1000 W/m2 Pm = 51 W, Im = 3.02 A, Vm = 16.9 V , Area = 0.44m2 = 11.60 %

  12. Eficiencia en celdas y módulos comerciales de silicio Eficiencia del 15 % Generación de 150 Watts Superficie de 1m x 1 m

  13. Necesidad de Almacenar Energía Hidráulicos Electroquímicos: Baterías MÉTODOS Para el almacenamiento de Energía Eléctrica en Sistemas Electroquímicos, los Módulos FV se construyen con el número de celdas necesarias para cargar acumuladores. Para el caso de acumuladores de 12 V nominales, los módulos se diseñan con 30, 33 y hasta 36 Celdas FV conectadas en serie.

  14. Tecnología Diseñada para Cargar Baterías de 12 V nominales Carga Batería Módulos de c-Si: Treinta y seis celdas conectadas en serie con dos diodos de paso para prevenir efectos de puntos calientes

  15. Módulo Fotovoltaico Modulo de Silicio Monocristalino Modelo SP75 (PC-J4) Marca: SIEMENS Características Eléctricas STC 1000 W/m2; 25ºC 21.7 V 17 V Vca = Vm = Pmax= 75 W 4.8A 4.4 A Icc = Im = Características Físicas 36 Nº de Celdas = 120.1 cm 52.8 cm Largo Ancho 3.4 cm 5.8 Kg Espesor peso

  16. Módulos fotovoltaicos Efecto de la intensidad luminosa El voltaje permanece casi invariante a diferentes intensidades luminosas, la corriente varía proporcionalmente a la irradiancia.

  17. Módulos fotovoltaicos Efecto de la temperatura La corriente aumenta ligeramente mientras que el voltaje esta disminuyendo en una razón muy grande. La temperatura de la celda en función de la irradiancia: Tcell = Tamb + C1H, C1 = 0.025 ºC m2/W. En el voltaje: reducción de 2.2 mV/ºC/celda En la potencia: reducción del 0.35%/ºC

  18. Temperatura de la unión Tj (°C) 25 45 60 Voltaje nominal de la batería (V) 12 12 12 Potencia máxima (± 10%) Pm (W) 47.5 43.4 40.2 Voltaje a máxima Potencia Vm (V) 17 15.44 14.27 Corriente a máxima Potencia Im (A) 2.8 2.81 2.82 Corriente de corto circuito Isc (A) 3.05 3.07 3.08 Voltaje a circuito abierto Voc (V) 21.6 20 18.9 Efecto de la Temperatura Valores típicos de funcionamiento a 1kW/m2

  19. Efecto del sombreado • Celdas idénticas iluminadas con diferente intensidad luminosa producen corrientes de diferente magnitud. • Cuando una celda solar se sombrea, ésta deja de generar electricidad. • Las características eléctricas de una celda sombreada son diferentes a las de una celda iluminada. • Una celda solar sombreada en un módulo FV hacen que éste disminuya la potencia eléctrica generada. • Una celda solar sombreada en un panel FV hacen que ésta se comporte como una resistencia y en ella se disipará potencia eléctrica en forma de calor.

  20. Efecto del sombreado en una celda Energía que aparece en forma de calor creando los “puntos calientes” en un módulo. Un módulo de 55 Wp de 36 celdas en serie puede disipar en una celda sombreda una potencia de 53 W, suficiente para incrementar la temperatura de la celda hasta 90°C.

  21. Protección contra los “puntos calientes” Diodos de Paso: Posición de diodos de paso para evitar la formación de puntos calientes

  22. Celda Fv sin Sombrear I amp Celda Fv 25 % Sombreada 3. 0 Celda Fv 50 % Sombreada Celda Fv 75 % Sombreada 2. 0 Celda Fv 100 % Sombreada 1. 0 V 0 5 10 15 20 25 Efecto del sombreado sobre Módulos FV Módulo con una celda Sombreada

  23. Efecto de sombreado sobre Módulos FV Módulo con tres celdas Sombreadas I amp Celdas Fv sin Sombrear Celdas Fv 25 % Sombreadas 3. 0 Celdas Fv 50 % Sombreadas Celdas Fv 75 % Sombreadas 2. 0 Celdas Fv 100 % Sombreadas 1. 0 V 0 5 10 15 20 25

  24. Efecto global Atenuación en la irradiancia 20% de reducción en potencia Temperatura de operación

  25. Arreglos fotovoltaicos 12 V 9 amp 36 V 12 V 12 V 12 V Diodo de bloqueo Diodo de paso Diodo de bloqueo 24 V 12 Volts 36 Volts 12 V 0 V Incrementando potencia: Los módulos se pueden conectar en serie ó en paralelo para incrementar la potencia de trabajo, y formar una nueva estructura llamada el arreglo fotovoltaico. Incrementando Voltaje Incrementando Corriente

  26. Arreglos fotovoltaicos

  27. Términos empleados en Sistemas Fotovoltaicos Celda Solar P 1 .5 W » Módulo FV. Arreglo Fotovoltaico Panel FV

  28. Orientación óptima de un AFV Seguidor solar, dos ejes Ganancia 50 % Seguidor solar un eje, Ganancia 30 %

  29. Orientación óptima de un AFV Para AFV montados en estructuras fijas, se debe tener en cuenta: el sur geográfico y la latitud del lugar. Si b es la inclinación del AFV, y L la latitud del lugar, la máxima potencia se obtendrá cuando : b = L Otras condiciones para maximizar la energía captada: b = L – d,d es la declinación promedio en una época de año b = L + 15 en invierno b = L – 15 en verano

  30. FABRICANTES Producto comercial en México Unisolar (USCC) Shell/Solarex Sharp Photowatt First Solar Kyocera BP Solar/Siemens/Arco Solar ASE Isofoton Astro Power Atersa

  31. ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGÍA Diseño en homounión Estatus *Silicio monocristalino (gruesa) *Silicio policristalino (gruesa) Disponible comercialmente TIPO DE *Silicio amorfo (película delgada) TECNOLOGÍA Películas delgadas monocristalinas *Arsenuro de Galio (GaAs) Bajo desarrollo Diseño en Heterounión Estatus Películas delgadas policristalinas: TIPO DE *Cobre-Indio-Diselenio Próximamente Disponibles TECNOLOGÍA *Telenuro de Cadmio comercialmente Diseño de unión múltiple Estatus a-SiC/a-Si a-Si/a-Si TIPO DE a-Si/a-SiGe Bajo Desarrollo TECNOLOGÍA a-Si/poli-Si a-Si/CuInSe 2 GaAs/GaSb Módulos Planos Disponible comercialmente CONFIGURACIÓN DE MÓDULOS Módulos con concentrador Disponible comercialmente

  32. ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGÍA Diseño en homounión Estatus *Silicio monocristalino (gruesa) *Silicio policristalino (gruesa) Disponible comercialmente TIPO DE *Silicio amorfo (película delgada) TECNOLOGÍA Películas delgadas monocristalinas *Arsenuro de Galio (GaAs) Bajo desarrollo Diseño en Heterounión Estatus Películas delgadas policristalinas: TIPO DE *Cobre-Indio-Diselenio Próximamente Disponibles TECNOLOGÍA *Telenuro de Cadmio comercialmente Diseño de unión múltiple Estatus a-SiC/a-Si a-Si/a-Si TIPO DE a-Si/a-SiGe Bajo Desarrollo TECNOLOGÍA a-Si/poli-Si a-Si/CuInSe 2 GaAs/GaSb Módulos Planos Disponible comercialmente CONFIGURACIÓN DE MÓDULOS Módulos con concentrador Disponible comercialmente

  33. Tecnologíasfotovoltaicas Comerciales Módulos en película delgada y Tecnología de silicio cristalino CdTe m-Si a-Si p-Si VOC = 21 V VOC=21.7 V VOC= 95 V VOC= 23.8 V

  34. Que es lo que se compra? SIEMENS SP75 Modulo Fotovoltaico Silicio Monocristalino

  35. Módulos Fotovoltaicos de Silicio Monocristalino SIEMENS SR-100

  36. TECHNOLOGY • WATT • MULTI-PURPSE MODULE • NEC 2008 compllant ND 224UC1

  37. SIEMENS ST20 DE PELICULA DELGADA (CIS) CARGADOR DE BATERÍAS

  38. COBRE-INDIO-SELENIO2 Parámetros Eléctricos Parámetros Térmicos

  39. FS Series 2 PV Modules Electrical Specifications

  40. Que es lo que se compra? Módulo de CdTe

  41. Que es lo que se compra? MODULO DE SILICIO AMORFO

  42. Módulos flexibles Uni-Solardesilicio amorfo • Aplicación: Cargadoresde baterías de 12 Volts

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