Tema: Rendimiento fuera de condiciones est?ndar.

Hola a todos.

Estoy apuntado al curso Censolar.

Tengo una pregunta relacionada con el rendimiento de las celulas fotovoltaicas fuera de las condiciones estándar. El fabricante informa que rendimiento tiene la célula fotovolatica en las condiciones estándar STC (Radiación solar = 1000 W/m2; Temperatura = 25 °C; A.M. = 1,5). He leído en los apuntes de Censolar que normalmente una célula fotovoltaica trabaja en condiciones no estándar STC; influyendo bastante la temperatura en el rendimiento.

Buscando en internet encontré en la Universidad de Jaén una imagén que informa sobre la temperatura de la célula en el mes de julio en Jaén. Yo le he marcado una línea roja con la temperatura estándar STC. En la imagen se comprueba durante todo el día, la célula trabaja con una gran diferencia de temperatura respecto a la estándar.

Mi pregunta es: ¿Qué podría hacer un diseñador para que esa diferencia de temperaturas de las células se lo más pequeña posible en condiciones de trabajo y aumentar con esto el rendimiento?.

Gracias por vuestra ayuda.
Laser15.

Ventilar bien los paneles. Dejar espacio suficiente para que pase el aire por la parte inferior. En una fijación en estructura sobre suelo es fácil, pero en el caso de fijaciones sobre tejados ya inclinados y en que el panel es paralelo a la cubierta es más complicado porque se suele tender a colocar el panel literalmente pegado a la cubierta, y lo ideal es dejarlo separado unos centímetros para dar paso al aire por su parte inferior.

Iniciado por welsungo

Ventilar bien los paneles. Dejar espacio suficiente para que pase el aire por la parte inferior.

Gracias por la constestación Welsungo; sin embargo, cometí un error al expresar mi pregunta. Buscaba con la pregunta algún método que el diseñador pudiese controlar la diferencia de temperaturas de la célula ante la temperatura del ambiente.

La ventilación natural es un buen método barato que disminuye la variación de temperatura pero el diseñador no controla la ventilación y el viento puede que no sople cuando lo necesita; a no ser que sea ventilación forzada.

Algun aparato acoplado al panel que permitiese controlar la diferencia de temperatura que te comento. Estaba viendo la imagen y compruebo que la mayor parte del tiempo de trabajo del panel/célula, ésta trabaja a demasiada temperatura y por tanto a menor rendimiento porque el flujo de pérdidas térmicas aumenta. Soy de la opinión que se paga mucho dinero por el rendimiento de estas células fotovoltaicas.

Por tanto, ¿es factible técnica y económico acoplar un dispositivo al panel que permita controlar la diferencia de temperatura con aire u otro fluido?. Desconozco si es adecuado acoplar un dispositivo de esta clase.

Espero tu respuesta, Welsungo y hasta pronto.
Laser15

Te entendí mal entonces. Supongo que yendo a lo más económicamente viable sería una ventilación forzada sin refrigeración por medio de ventiladores. Pero has de considerar que estos ventiladores tienen que tener una capacidad bastante potente para mover gran cantidad de aire, y poder refrigerar metros y metros cuadrados de superficie. No quiero apresuparme sin ningún cálculo pero supongo que perderías más energía teniendo que alimentar estos ventiladores que la que captarías bajando la temperatura.
Y si vas a técnicas de refrigeración entonces ya el consumo del equipo es mucho mayor debido al ciclo termodinámico.
Sigo pensando que la opción más adecuada es facilitar la ventilación natural.

Iniciado por welsungo

ventilación forzada sin refrigeración por medio de ventiladores.

Yo y otros compañeros de estudio concluimos que la ventilación forzada podría ser una opción técnica pero leyendote observo que son muchos metros cuadrados y mucho consumo de potencia que suministrar. Lo servido por lo comido.

Iniciado por welsungo

Y si vas a técnicas de refrigeración entonces ya el consumo del equipo es mucho mayor debido al ciclo termodinámico.La opción más adecuada es facilitar la ventilación natural.

Tras una tarde de debate, el grupo de estudiantes planteamos tres opciones viables para el control de la diferencia de temperatura de los paneles:

• Ventilación natural

• Ventilación forzada

• Circulación forzada de agua

En los apuntes se estudia la ventilación natural y compruebo que la ventilación forzada no mantiene sus ventajas a tu análisis. Hasta aquí estoy convencido, Welsungo.

Por tanto, (1) ¿Se podría conseguir con la circulación forzada de agua en los paneles fotovoltaicos?. Sería cómo robarle energía al panel fotovoltaico con la circulación forzada de agua. El grupo ha visto fotos de paneles fotovoltaicos pero ninguno con circulación forzada de agua.

Suponiendo que funcione esta última opción: (2) ¿cuánto estimas (a priori) el aumento de rendimiento de las células si operasen con esta opción técnica?.

Te agradezco que respondas a las preguntas porque responden mis dudas de estudio. Te pregunto dos nuevas preguntas pero es con el animo de aprender y constrastar la realidad de las ideas que se nos ocurren. Gracias y espero tus respuestas.
Laser15

Con vuestro permiso me meto en la discusión...

Como bien dice Wels, la ventilación forzada seguramente consumiria mas energia que la que ganariamos por la disminución de temperatura provacada, sin embargo igual podria tener sentido si lo utilizamos para calefacción el aire que sacamos caliente de la parte posterior de los modulos, en invierno claro está, yo hize una experiencia en la instalación autonoma que tengo en la terraza, los modulos de 40W forman el tejado debajo del cual se aloja la bateria y los equipos, coloque debajo una madera de manera que queda una camara de aire entre ella y los paneles, de unos 10cm, un pequeño termostato (aprovechando la energia sobrante de cuando las baterias están a tope) arranca un ventilador que coje el aire recalentado de esta camara y lo inyecta dentro del recinto de las baterias, en verano, se apaga el ventilador, se abre una trampilla y se refrigera por convección natural.

A lo grande en un tejado de algunos Kwp, un sistema similar podria ser un buen apoyo a la calefacción, logicamente también puede funcionar por agua, y es mas facil de conducir, nescesitando conductos menores debido a la mayor capacidad calorifica, dissipando el calor por medio de fan coils por ejemplo cuyo ventilador puede ser substituido por uno de CC y alimentarlo desde un modulo PV mismo.

En cuando a augmento de productividad electrica seria negativo, pero el rendimiento general de nuestro tejado se veria incrementado al menos en invierno.

Saludos

Bienvenidas sean todas las aportaciones al dialogo.

Iniciado por WindGuru

la ventilación forzada seguramente consumiria mas energia que la que ganariamos por la disminución de temperatura provacada

Estamos de acuerdo los tres: la ventilación forzada no es una buena opción si ésta aplicada en solitario para disminuir la temperatura de los paneles.
Podría ser una opción técnica y económica razonable si la ventilación forzada esta aplicada en solitario para aprovechar el aire caliente para otras funciones, cómo por ejemplo la calefacción del hogar en invierno; cómo comentas, WindGuru, con tu ejemplo. Es una obra 100% bricomanía.

Iniciado por WindGuru

podria tener sentido si lo utilizamos para calefacción el aire que sacamos caliente de la parte posterior de los modulos, en invierno claro está, yo hize una experiencia en la instalación autonoma que tengo en la terraza, los modulos de 40W forman el tejado debajo del cual se aloja la bateria y los equipos, coloque debajo una madera de manera que queda una camara de aire entre ella y los paneles, de unos 10cm, un pequeño termostato (aprovechando la energia sobrante de cuando las baterias están a tope) arranca un ventilador que coje el aire recalentado de esta camara y lo inyecta dentro del recinto de las baterias, en verano, se apaga el ventilador, se abre una trampilla y se refrigera por convección natural.

Varias preguntas para WindGuru: (1) ¿Es efectivo la calefacción del recinto de las baterias con el ejemplo que narras?. Supongo que calefactas el reciento de las baterias para evitar problemas con las bajadas de temperatura ambiente. (2) ¿Crees que tu ejemplo de instalación de ventilación forzada complementada con arquitectura bioclimática (trampillas para verano e invierno) podría sustituir a la calefacción de tu hogar?.

Iniciado por WindGuru

también puede funcionar por agua, y es mas facil de conducir, nescesitando conductos menores debido a la mayor capacidad calorífica

Yo también creo que es una buena opción; aúnque falta la opinión de Welsungo. Por consiguiente, la circulación forzada de agua en conductor pequeños pegados a las células fotovoltaicas permitirían controlar al diseñador la diferencia de temperatura y,entonces, el rendimiento de las células fotovoltaicas podría aumentar porque las células fotovoltaicas trabajarían en mejores condiciones. La pregunta es para todos: (3) ¿Se pueden pegar directamente conductos pequeños en dónde circula agua a las partes posteriores de las células fotovoltaicas?. Yo cuando las veo me parece muy frágiles.

Iniciado por WindGuru

En cuando a augmento de productividad electrica seria negativo, pero el rendimiento general de nuestro tejado se veria incrementado al menos en invierno.

Lo entiendo si estas hablando de aplicar la ventilación forzada y aprovechar el aire caliente para calefacción. Al aprovechar el aire caliente mejora el rendimiento energético general de la caja/tejado, pero disminuye el rendimiento de los paneles porque existe el consumo de los ventiladores,¿no?.

Sin embargo, no comprendo que el aumento de la productividad eléctrica sería negativo. Entiendo que si el aire forzado extrae energía de los paneles y hace disminuir la temperatura de las células; éstas trabajarán a menor temperatura y por tanto con mejor rendimiento en la conversión fotovoltaica.

Me olvide de otra pregunta del grupo de estudiante: (4) ¿Qué temperatura máxima podría alcanzar las células fotovoltaicas en los días nubosos, manteniendo la localización y mes de esta imagen de ejemplo?.

1- Si, se calienta algunos grados, pero es un recinto pequeño de unos 3 m3, pero casi seguro que es aplicable a una escala mayor, requeriria estudios de como llevarlo a cabo.

2-Si la vivienda fuera bioclimatica, buenos aislamientos... seguro seria un buen complemento, se podria acumular la calor del aire en un lecho de grava para los dias frios, un pequeño recuperador de leña seria el sistema de apoyo (en mi zona a veces hay niebla dias seguidos, con algunos grados bajo cero durante todo el dia).

3-en el Pv european ese de Barcelona hace casi un año, vi un diseño asi, era una chapa fina de cobre, como la de los colectores termicos, con un serpentin de cobre, no se como estava pegado a la capa de teldar, ya que tiene que estar pegado de forma que el contacto sea perfecto, quizá se podria encapsular dentro. animo fabricantes! aqui damos ideas gratis.

4-El rendimiento general me refiero al contar Kwh termicos y electricos, igual el ventilador consume 10Kwh al año, el tejado produce 1100Kwh al año, y sacamos 2000Kwh termicos, logicamente, sin el sistema habriamos producido 1110Kwh, con el sistema hemos producido 1100Kwh de alta calidad, y 2000 de baja calidad (calor de baja temperatura).

5-supongo que en un dia nublado la temperatura solo será unos grados superiores a la temperatura ambiente, dependiendo del nivel de radiación difusa.

Saludos

Poco que añadir a lo que ha comentado wind. Solo que el tema de colocar refrigeración por líquido en un panel... no lo veo económicamente viable. No sé a cuanto estará el metro lineal de tubería de cobre pero si en un panel de dos metros cuadrados y suponiendo un espacio entre canalizaciones de 10 cm tenemos una longitud de 20 metros de tubería por módulo...

La opción más viable es la de utilizar la ventilación forzada de aire para introducir aire caliente en la vivienda o, una mejor aún, muy encuadrada dentro de los diseños integrados arquitectónicamente de hoy en día, el muro cortina. Solo que aquí el problema es tener que colocar los paneles verticales.

Un muro cortina solo nos eleva unos grados la temperatura a la que luego tendrá que entrar el aire en la bomba de calor, teniendo una reducción energética de un 20% más o menos (que tampoco está mal).

Iniciado por welsungo

La opción más viable es la de utilizar la ventilación forzada de aire para introducir aire caliente en la vivienda

He buscado por internet este documento (pdf) sobre lo que Welsungo propone y lo que WindGuru hizo en su casa. Es interesante la configuración del sistema.

Son cuatro páginas en ingles y las más interesantes son la 2 y la 3. El documento escribe sobre unos paneles fotovoltaicos refrigerados por un flujo de aire que se aprovecha para otros servicios. Hay buenos dibujos y graficas que ilustran la eficacia del sistema.

¿Porqué no es más común esta configuración en el mercado?. ¿Se justifica sólo por razones económicas?. ¿O por su mayor complejidad de cálculo y diseño?.

Buen documento laser... en realidad es lo que te comenté, un muro cortina. Si eres de barcelona pásate por la biblioteca de mataró que tienes ahí un buen ejemplo.
Esta biblioteca tiene su fachada sur llena de paneles fotovoltaicos. Se deja un espacio de unos 10 cms entre el panel y el vidrio interior de la fachada y por este espacio, por la simple convección del aire, convección natural sin ventilación forzada, se va calentando y subiendo hasta su parte superior. En invierno con esto se consigue ahorrar entre un 10% y un 20% de las necesidades energéticas que proporciona la bomba de calor.
http://www.agores.org/Publications/C...ES-espanol.pdf

Hola a todos,

primer, wow porque las resupuestas y contrarespuestas encontradas, son de lo mejor que he visto. He visto en estructura coplanar, sobre tejado, dejar el espacio del que hablais entre placas. También, es una buena idea, el tema de recoger, en inverno claro, el calor sobrante para tener calefacción, 2 en 1, eso lo hizo Bornay, el de los aerogenradores en su planta solar. ¿Habéis oido hablar de la nueva tecnología del panel térmico fotovoltaico? biene en la revista photon de mayo.

En segundo lugar, tengo una duda que, técnicamente y con números nadie me ha sabido responder. Si bien es óbvio, que la célula solar, disminuye su rendimiento, baja el Voc, con el aumento de la temperatura, ¿Qué pasa entonces si tu en lugar de una estructura fija pones un seguidor solar?. Todos los fabricantes como bien sabeis, te dicen que aumentan el rendimiento de los paneles entre un 28-40%, dependiendo de la ubicacion. Bien, pongamos pues por caso una zona de irradiancia iV, como València, entonces si yo ya tengo el problema con la estructura fija al calentarse excesivamente las placas, obviamente, se calentaran más con un seguidor, puesto que este hace que el panel esté más tiempo perpendicular a los rayos del sol, así pues, parece ser que en invierno y primavera y en el alba y crepúsculo del resto del año también (donde el sol no llega a temperaturas preocupantes) le sacamos partido al seguidor, pero ¿que pasa en las horas centrales del dia y más aún en las de verano (mayo-septiembre)? ¿alguien puede decirme, con gráficos y datos reales, hasta que punto disminuiria la producción?

un saludo.

José E.

Hola,

dependera del viento que haga. Me explico: en una zona de poco viento tenemos modulos fijos, unos "al aire" y otros integrados (BIPV).

Temp Mod libre = Tamb+ 23*Irr/1000
Temp Mod BIPV = Tamb+ 43*Irr/1000

El seguidor lo puedes considerar estructura "libre", pero el viento puede refrescarlo mas (o menos) de lo que ocurre con los nuestros. El error de temperaturas nos queda en un pasillo +-5 grados.
Lo normal es que esto ya se tome en cuenta en los calculos de mayor rendimiento por seguidor. El que no lo tiene en cuenta... Mas vale que se dedique a otra cosa.

Saludos,
Christian

realmente lo mejor (y lo único rentable) sería usar el calor del fluido qeu refrigera el modulo FV.
existen los paneles mixtos, qeu son térmicos y FV, de tal forma que el liquido de la parte del colector refrigera la parte FV absorbiendo calor que luego se puede acumular. no sé que tal trabajan pero los he visto.

desde otro punto de vista, seguro que utilizando juguetitos pasivos bioclimáticos probablemente se pueden refrigerar en alguna medida los modulos FV. mediante laminas de agua y vegetación se puede reducir la temperatura ambiente. o sea que si se puede localizar bioclimáticamente la instalación algo se reduciría. eso sí, la vegeetación y los módulos se llevan regular y reducir temperatura ambiente no implica que la temperatura de la célula sea apreciablemente menor.

suerte!!

gracias por vuestras respuestas,

la primera, la de Ch, es la que mas me sirve aunque esas fórmulas me gustaria que me las explicases "ch", me apasiona el tema y me gustaria llegar mas a fondo...podria llamarte o contactarte por mail?

La segunda, no veo la relacion con lo que pregunto sunfun, de todas formas gracias.

José E.

P.D. Aprovecho para deciros que voy a colgar un anuncio sobre una cena en València para los que nos dedicamos a esto.