15 septiembre 2013

Diseño y desarrollo de baterías para aplicaciones fotovoltaicas (2ª PARTE)


Ver 1ª PARTE

Características del panel fotovoltaico
En orden de determinar las características del módulo fotovoltaico, deben construirse las curvas de potencia respecto al voltaje, Las producciones de corriente y potencia de los módulos fotovoltaicos son aproximadamente proporcionales a la  intensidad de la luz del sol. A una intensidad dada, la corriente de salida del módulo y el voltaje de operación vienen determinados por las características de la carga y es necesario operar los paneles fotovoltaicos en el punto de máxima potencia. 

Tres parámetros remarcables son el voltaje en circuito abierto (Voc), la corriente de cortocircuito (Isc) y rastreo en el punto de máxima potencia (Vmp, Imp) dados por el fabricante del módulo fotovoltaico se usan para la predicción de las características del panel solar y la producción de energía del panel para diferentes niveles de rangos de radiación que van de 100 W/m2 a 1000 W/m2. Conociendo la corriente generada del panel Iavg para un nivel de radiación particular, puede calcularse la producción de energía del panel. Hay algunos factores que afectan la producción del panel. Son la clasificación de salida del panel solar, la intensidad de la radiación solar y las horas de luz disponibles. La corriente promedio Iavg generada por el panel solar es proporcional al ratio de la radiación solar actual a 1000 W/m2 multiplicada por ISC. Por lo tanto la corriente promedio será:


G = Nivel de radiación (100 a 1000 W/m2). La figura con la que abrimos este artículo muestra la relación entre la corriente de cortocircuito a diferentes niveles de radiación.
Efecto de la temperatura en las baterías solares
En la tecnología fotovoltaica la batería es el componente más crítico del sistema fotovoltaico. Uno de los factores decisivos que determinan la vida en servicio de la batería es la temperatura, ya que la tasa de la mayoría de los procesos electroquímicos aproximadamente se dobla cuando la temperatura se incrementa 10 ºC.
Flujo de calor a través del contenedor en la batería

El flujo de calor a través de la pared del contenedor será determinado por la conductividad de calor y el espesor de la pared del contenedor.

  • dQ/dt se refiere al flujo de calor por unidad de tiempo, f se refiere al área (m2),
  •  λ se refiere a la conductividad térmica específica (Wm-1 ºC-1)
  •  ∆T es la diferencia de temperatura a través de la pared
  • d es el espesor de la pared del contenedor (0,006 m).

Donde:


  •  T1 = Temperatura ambiente = 27 ºC
  •  T2 = Temperatura superficial (obtenida a través de imágenes térmicas).


Emisión térmica por radiación
La mayor porción de calor absorbido por la batería se emite por radiación de acuerdo con la ley de Boltzmann.

Donde:

  •  σ = 5,67 x 10-8 Wm-2 K-4 es la constante de Stefan Boltzmann.
  • ϵ = Emisividad media de la superficie.
  • Ts es la temperatura de la superficie de la batería.
  • Tsky es la temperatura radiante del cielo que viene dada por
En la siguiente tabla vemos valores de emisividad para los diferentes diseños/capacidad de VRLAB.
Tipo de batería
Ts (ºC)
24 Ah
AGM
45,2495
0,2070
Gel
44,835
0,1988
Híbrido
43,759
0,1787
50 Ah
AGM
45,407
0,21023
Gel
44,445
0,19140
Híbrido
43,675
0,1772
100 Ah
AGM
45,197
0,2059
Gel
44,628
0,1948
Híbrido
44,248
0,1876

De la tabla anterior podemos ver que qemis o transferencia de calor emisiva desde la batería es mínima para el tipo híbrido y máxima.
Bibliografía

  • Design and Development of Batteries for Solar Photovoltaic Applications. CSIR – Central Electrochemical Research Institute, Karaikudi
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