Sistema de energía rotativa fotovoltaica para aplicaciones domésticas y edificios de gran altura

Científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Adana, en Turquía, han diseñado un prototipo de sistema de energía rotativa ( rotary energy system, RES) que, según afirman, puede convertirse en una solución especialmente adecuada para aplicaciones domésticas y edificios de gran altura en regiones con gran potencial de energía eólica y solar.

“El sistema se ha fabricado con tecnología de impresión en 3D y consta de una única estructura”, explica a pv magazine el autor de la investigación, Abdurrahman Yavuzdeger, “su movimiento de rotación produce corrientes de aire que son capaces de reducir la temperatura de funcionamiento de los paneles solares y reduce considerablemente la acumulación de polvo”.

El sistema tiene forma decagonal y cada uno de sus lados alberga un panel fotovoltaico policristalino con un tamaño de 140×60×2,5 mm y un peso de solo 33g. Los módulos están colocados a una distancia de 30 mm entre sí y tienen una eficiencia de conversión de energía superior al 17%. Su tensión nominal es de 6V y la corriente nominal es de 100mA.

Entre cada uno de los 10 lados del sistema se han colocado conductos de aire de 95×150 mm para reducir la temperatura de funcionamiento de los paneles y, al mismo tiempo, la de todo el sistema. Se ha utilizado un anillo deslizante con una eficiencia de alrededor del 96% para resolver el problema de enredo de los cables en los módulos solares.

Para girar el sistema se utiliza un motor paso a paso Nema 23 para aplicaciones de baja velocidad. Mide 56,4×56,4×76 mm y pesa 1 kg. Su tensión de funcionamiento es de 8,6 V y su corriente de funcionamiento es de 1 A en cada fase. Para el ajuste de la velocidad de rotación se utiliza un controlador de motor paso a paso TB6600 y la velocidad se controla mediante una interfaz de controlador. La velocidad de rotación del sistema va de 0 a 100 revoluciones por minuto (rpm). Una estación de medición registra los datos de temperatura ambiente y radiación solar.

El sistema funcionó a 0, 10, 50 y 100 rpm/h y con una radiación solar de entre 110 y 1210 W/m2. “Aunque el valor más alto de irradiación se encuentra a 10 rpm, el valor más alto de potencia producida por la FER se ha medido a 100 rpm”, afirman los científicos. “La refrigeración de los paneles fotovoltaicos se ha realizado con el aumento de la velocidad de rotación”.

La mayor potencia de salida del sistema fue de 1,8067 W a 100 rpm y 756 W/m2 de radiación solar, mientras que la menor fue de 0,5698 W a 10 rpm y 234 W/m2 de radiación solar.

“El coste total del sistema es de aproximadamente 3500 TL (288,6 dólares)”, dijo Yavuzdeger a pv magazine. “Pero estos costes se remontan a 2018, cuando empezamos a montar el prototipo”. De cara al futuro, el grupo turco dijo que quiere mejorar el diseño del sistema y aplicar topologías de convertidores MPPT al dispositivo.

Descrito por sus creadores como fiable, silencioso y respetuoso con el medio ambiente, el sistema se presenta en el artículo “Performance Assessment of a Novel Eco-Friendly Solar Panel Mounted Hybrid Rotating Energy System with Renewable Energy Applications”, publicado recientemente en IETE Journal of Research.