Obtener la temperatura correcta del módulo con la termografía

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Investigadores de la Universidad Szent István de Hungría han realizado un análisis del comportamiento térmico de los módulos fotovoltaicos en condiciones de funcionamiento al aire libre a través de la termografía, que según ellos ha demostrado que los programas informáticos más utilizados para las predicciones de la temperatura pueden no ser tan precisos como se esperaba.

Los científicos analizaron diferentes módulos solares fotovoltaicos independientes mediante imágenes infrarrojas. Las intensidades de irradiación máxima, mínima y media fueron de 1135 W/m2, 107 W/m2 y 815 W/m2, respectivamente, mientras que la temperatura ambiente media durante el período del estudio fue de 19 °C. Las temperaturas máxima, mínima y media sobre el área de apertura de cada módulo se midieron con el software Report Generator Lite.

Temperaturas medias

El grupo dijo que las temperaturas medias eran similares para todos los módulos analizados. Los paneles de silicio amorfo registraron la temperatura media más alta de 53,32 °C, mientras que los módulos policristalinos registraron la temperatura media más baja de 49,35 °C.

Las temperaturas más altas de los módulos se registraron en los módulos de vidrio-vidrio sin marco, mientras que las temperaturas más bajas se midieron en los paneles de vidrio policristalino con marco. “La temperatura máxima promedio, sin embargo, mostró una tendencia diferente, y los módulos policristalinos de vidrio-tedlar de 105 Wp registraron la temperatura más alta de 48,31 °C”, escribieron los investigadores.

Además, descubrieron que los paneles de silicio amorfo mantenían una temperatura relativamente uniforme en comparación con los demás módulos, y que su mayor gradiente de temperatura era de 14,77 °C durante el período de estudio. El gradiente de temperatura define la dirección y la velocidad a la que la temperatura cambia en un área determinada.

Los científicos especificaron que el valor mencionado se registró durante el período de mayor temperatura media, a 53,32 °C. “Por lo tanto, se pudo determinar que la diferencia entre la temperatura del módulo y la temperatura ambiente y el marco del módulo determinan en conjunto la uniformidad de la temperatura del módulo”, explicaron.

Gradiente de temperatura de medición

Se encontró que los módulos sin marco tienen el mayor gradiente de temperatura, con módulos amorfos de vidrio-vidrio de silicio que alcanzan un valor de 14,8 °C. Para los paneles monocristalinos sin marco se registró un gradiente de temperatura de 14,27 °C, mientras que los valores más bajos se registraron en dos tipos diferentes de módulos policristalinos con marco, para los que se midieron valores de 13,93 y 12,68 °C, respectivamente. “El módulo policristalino vidrio-tedlar (60 Wp) mostró la menor diferencia de temperatura de 10,1%, mientras que la mayor falta de uniformidad de temperatura de 11,3% se observó en el módulo pc- policristalino vidrio-tedlar (105 Wp). Se determinó que la diferencia media entre las temperaturas máxima y mínima de los módulos estudiados era del 10,6%”, señala el documento.

Evaluación de los modelos teóricos

El equipo de investigación también explicó que las predicciones de temperatura también se realizaron con cuatro modos teóricos: el software de Homer, Ross, PVsyst y Sandia. “Los valores experimentales de las temperaturas máximas de los módulos para los cuatro módulos estudiados tenían, en promedio, temperaturas más altas que los valores predichos para los cuatro modelos teóricos”, y añade que las temperaturas máximas fueron subestimadas por los modelos para todos los módulos estudiados. El modelo de Homer, según los resultados de la investigación, proporcionó la predicción más precisa de las temperaturas medias de los módulos para todos los módulos.

En particular, los científicos descubrieron que el modelo de Sandia tiende a subestimar la temperatura, aunque es el más preciso para obtener las temperaturas mínimas, mientras que los otros tres modelos sobreestiman las temperaturas mínimas.

Llegaron a la conclusión de que la temperatura de un módulo fotovoltaico puede desviarse hasta 14,8 °C, dependiendo del tipo de panel, si no se aplica una medición precisa mediante termografía.  “Esto indica que la potencia de salida de corriente continua de un módulo podría estar sobre- o subestimada por un margen de 6,7% basado en el coeficiente de temperatura de la potencia”, escribieron.

Los resultados de la investigación se presentaron en el estudioThermal behavior analysis of different solar PV modules via thermographic imaging”, publicado en el Journal of Renewable and Sustainable Energy.