Un equipo de investigación de la Universidad Curtin de Malasia ha desarrollado un modelo simplificado de temperatura de operación de la célula para sistemas fotovoltaicos flotantes (FPV). El nuevo modelo es compatible con el modelo existente de temperatura nominal de operación de la célula (NOCT) y, por lo tanto, puede integrarse en el software fotovoltaico existente.

“El nuevo modelo FPV-NOCT amplía el modelo fotovoltaico NOCT estándar existente al incorporar la temperatura del agua para estimar la temperatura de la célula solar flotando sobre una masa de agua”, declaró a pv magazine el autor de correspondencia, Ramanan Chidambaram Jayaraj. “Una ventaja clave es que sigue siendo compatible con los modelos existentes de temperatura fotovoltaica, requiere únicamente la temperatura del agua como dato adicional y mantiene la simplicidad del marco NOCT original”.

Jayaraj dijo que actualmente está trabajando para perfeccionar el modelo con el fin de mejorar su precisión predictiva. “También estoy planeando ampliar el desarrollo de modelos de temperatura de célula a tecnologías emergentes de células solares”, añadió.

Los investigadores combinaron mediciones de campo, dinámica de fluidos computacional (CFD), análisis estadístico y modelado teórico. Primero recopilaron datos cada minuto de dos sistemas FPV construidos a medida en Malasia, utilizando módulos de 100 W situados a 250 mm y 800 mm sobre la superficie del agua. Utilizaron las mediciones para derivar un modelo de regresión experimental y validar un modelo CFD bidimensional desarrollado en Ansys Fluent.

A continuación, el equipo utilizó el análisis estadístico de Taguchi para generar modelos de regresión CFD de 10 factores y siete factores y evaluar la influencia de las variables ambientales y de diseño. A partir de los resultados, los investigadores desarrollaron un modelo NOCT específico para FPV que incorpora la diferencia de temperatura ambiente del agua, así como una versión con un factor de corrección por viento.

Los investigadores compararon cinco modelos —el modelo de regresión experimental, los modelos de regresión CFD-Taguchi de 10 factores y siete factores, el modelo FPV-NOCT y el modelo FPV-NOCT con un factor de corrección por viento— con los datos experimentales. Posteriormente validaron los candidatos más sólidos, en particular los modelos FPV-NOCT, utilizando conjuntos de datos FPV independientes del lago Passaúna, en Brasil, y de Windsor y Oakville, en California. El modelo FPV-NOCT básico presentó el mejor desempeño general.

“Cuando se probó el modelo FPV-NOCT con datos de energía fotovoltaica flotante del lago Passaúna, predijo con éxito las temperaturas de célula observadas durante 11 de los 12 meses, y durante los 12 meses cuando se incluyó el factor de corrección por viento”, dijo Jayaraj. “Se observó un patrón similar en Windsor y Oakville, donde el modelo FPV-NOCT alcanzó una precisión de predicción del 92,3% en un caso. Lo que resulta particularmente interesante es que el modelo propuesto tuvo un mejor desempeño que el modelo estándar NOCT de temperatura de célula fotovoltaica para sistemas fotovoltaicos flotantes sobre una masa de agua”.

Los investigadores presentaron sus resultados en “Water cooling effect in solar cell temperature estimation for floating photovoltaics modeling” (Efecto del enfriamiento por agua en la estimación de la temperatura de la célula solar para el modelado de sistemas fotovoltaicos flotantes), publicado en Solar Energy.