Este proyecto consiste en el diseño y elaboración de un dispositivo que pueda trazar un gráfico I-V para mostrar la relación I-V de paneles fotovoltaicos de silicio como indicador de eficiencia. Los datos deben registrarse y transmitirse a una base de datos en una computadora a través del puerto USB. El dispositivo también debe poder interrumpir la carga del panel para medir valores de corriente y voltaje, bajo diferentes niveles de irradiación solar. El dispositivo está fabricado con materiales de bajo coste que permiten realizar investigaciones de bajo presupuesto.
Descripción general
Las medidas de corriente y voltaje del PV tomadas por el dispositivo para trazar la curva, deben registrarse y transmitirse a una base de datos en una computadora a través de medios inalámbricos. El dispositivo también debe poder interrumpir la carga del panel para medir valores de corriente y voltaje, bajo diferentes niveles de irradiación solar.
Curva IV
La curva I-V de un dispositivo fotovoltaico representa todos los puntos posibles de operación de corriente y voltaje para ese dispositivo bajo una determinada incidencia solar y temperatura. Cuando se grafica el voltaje en función de la corriente, se obtiene una curva. En esta curva la corriente máxima se ubica donde comienza el gráfico y el voltaje máximo se puede ver donde termina el gráfico. El punto de máxima potencia del conjunto fotovoltaico se encuentra en la "rodilla" de la curva. El fotovoltaico puede operar en cualquier punto de la curva, dependiendo del valor de la carga a la que esté conectado. La potencia producida por el sistema fotovoltaico es el producto de los valores de voltaje y corriente de cada punto de la curva.
Descripción del sistema
Hay seis subsistemas que componen el sistema de medición de la curva I-V: suministro de energía, temporización, interrupción, acondicionamiento de señal, adquisición de datos y almacenamiento de datos.
Fuente de alimentación
Este diseño no es un sistema independiente, por lo que requiere alimentación externa. Para la alimentación se utiliza un adaptador de 220/110 a 9 VDC, de 100 a 500mA, con enchufe cilíndrico de 2,1 mm, y un extremo positivo, con el negativo hacia el exterior. También es posible alimentar el dispositivo con los 5V del puerto USB.
Momento
Dado que el muestreo no es continuo, es necesario contar con un reloj que permita al dispositivo tomar muestras cada hora, de 7 a 19 horas. Para ello se utilizó un reloj en tiempo real, que le indicaría a la placa Arduino cuándo es el momento de tomar muestras y entrar en modo de ahorro de energía durante la noche.
Interrupción
El sistema tiene tres etapas, por lo que es necesario disponer de interruptores para conectarlas y desconectarlas. El primer relé (S1) conecta el panel al dispositivo de medición y lo desconecta de su carga. Un segundo relé (S2) conecta la carga capacitiva al panel, cuando termina el muestreo, la carga se desconecta nuevamente y un tercer relé (S3) conecta los capacitores a una resistencia de drenaje, para que estén listos para el siguiente. muestreo.
Acondicionamiento de señal
La señal de entrada del panel solar es demasiado alta para el Arduino, por lo que es necesario adaptarla para no dañar el microcontrolador. Para ello se utiliza un divisor de tensión, de modo que la señal no supere los 5V.
Adquisición de datos
Para tomar muestras de voltaje, el sensor de voltaje utilizado es el Arduino ADC, que es un ADC de 10 bits que le da al sistema una resolución de 4,88 mV. Para la corriente, se utiliza una resistencia en derivación, en el extremo inferior de la carga, y el voltaje a través de ella se mide usando el Arduino ADC. Es necesario calcular el tiempo de barrido de una curva bajo diferentes condiciones de sol, el tiempo de barrido dependerá del valor del capacitor, el Voc y el Isc, por esta razón este valor cambiará según las características del panel también. .
Almacenamiento de datos
Los datos se almacenan en un archivo en formato .csv, es decir, "valores separados por comas". que permite manejar los datos en una hoja de cálculo.