Mitigar el sombreado en los módulos fotovoltaicos con una nueva técnica de reconfiguración

Investigadores del Instituto de Tecnología de Vellore (VIT), en la India, han propuesto una técnica para mitigar el sombreado parcial en los sistemas fotovoltaicos. El método se basa en la cuadrícula de nueve cuadrados Lo Shu de la antigua tradición matemática china, que también se utilizó como herramienta de adivinación para los antiguos maestros chinos de feng shui y que hoy en día es la base de los populares acertijos de sudoku.

Los científicos de la Célula de Investigación de Energía Solar y de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de VIT afirman que su método de sudoku puede eliminar completamente el sombreado reconfigurando las instalaciones, física o eléctricamente. Los académicos afirman que enfoques como el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) o el uso de convertidores e inversores apropiados solo alivian parcialmente el problema.

“El uso de cualquier método de reconfiguración de instalaciones altera la corriente de las filas de tal manera que cada una de ellas lleva la misma corriente y dispersa la sombra que se produce en el panel fotovoltaico”, dijo el grupo del VIT. Eso significaría menos desvíos y pérdidas de energía, así como un aumento de la potencia de salida.

Lo Shu

El grupo de VIT dijo que la cuadrícula de Lo Shu de nueve por nueve se puede extrapolar directamente a su procedimiento de reconfiguración de las instalaciones fotovoltaicas. Para grandes instalaciones solares, la técnica puede aplicarse con “sub-instalaciones” más pequeñas, de tres por tres, y aseguran que solo se necesitan unos pocos movimientos de los paneles y reubicar los elementos de las columnas con menos interconexiones.

Bajo el enfoque VIT, los paneles conectados en una configuración de ‘total cross tied’ (TCT) – montados en filas paralelas conectadas en serie – son físicamente reubicados usando la técnica Lo Shu, con sus conexiones eléctricas inalteradas. La reubicación física de los paneles en diferentes filas utilizando la disposición Lo Shu dispersa la sombra, reduciendo así la intensidad de la sombra concentrada en áreas particulares de los paneles. Los investigadores dijeron que su enfoque ofrece el beneficio añadido de que no requiere un gran número de interruptores o sensores.

Resultados

El método Lo Shu fue probado en un sistema solar de 6,4 kW bajo cuatro patrones de sombra: corto-ancho (SW), largo-ancho (LW), corto-estrecho (SN) y largo-estrecho (LN). Bajo los dos primeros, la máxima potencia de salida de un panel de sombreado fue de 5.783 W y 5.738W, respectivamente. En el caso de SN y LN, los rendimientos fueron de 5.558 W y 5.548 W, respectivamente. “Para el patrón de sombreado considerado, el LS propuesto superó al TCT y al DS [formato alternativo cuadrado dominante para la disposición de los conjuntos fotovoltaicos]”, dijeron los investigadores.  “Por ejemplo, la diferencia entre la pérdida de potencia de desajuste de LS y TCT fue 1.241 W, 918 W, 327 W [y] 317 W, para SW, LW, SN y LN, respectivamente”.

Los académicos afirmaron que la nueva técnica es más rentable que otros enfoques de reconfiguración de las instalaciones y permitió un ahorro de 3.285 INR (43,69 dólares) por año. Los investigadores añadieron: “Si se maximiza el tamaño y se aumenta el número de instalaciones, el resultado será mayor”.

El coautor de la investigación Venkateswari Radhakrishnan ha dicho a pv magazine: “Este método puede ser implementado con éxito en grandes conjuntos simétricos de instalaciones”.

Las conclusiones de la investigación se presentan en el estudio “Power enhancement of PV system via physical array reconfiguration based Lo Shu technique”, publicado en Energy Conversion and Management y en el sitio web de ScienceDirect.