A la hora de diseñar una instalación fotovoltaica es importante tener en cuenta las variaciones de tensión e intensidad que producen las variaciones de temperatura e irradiancia, para por un lado evitar sobretensiones que pudieran dañar los equipos electrónicos y por otro para calcular los rendimientos de la instalación.
En primer lugar debemos calcular a que temperatura estará la placa en función de la temperatura ambiente. Para ello consultamos el valor TONC (Temperatura de Operación Normal de la Célula) de las características de la placa y sustituiremos en la ecuación siguiente:
Un valor típico de TONC es 45 ºc .
En las características de la placa fotovoltáica deben figurar los coeficientes que nos dan la variación de la Intensidad con la temperatura, la tensión con la temperatura y la potencia con la temperatura.
∝ (%/ºC) Coeficiente de temperatura de la corriente de cortocircuito o Isc.
β (%/ºC) Coeficiente de temperatura de la tensión de vacío o Voc.
g (%/ºC) Coeficiente de temperatura de la potencia en el PMP.
El coeficiente alfa tiene un valor positivo, en cambio Beta y g tienen valores negativos. Es decir la tensión y la potencia disminuye al aumentar la temperatura.
Variación de intensidad.
La expresión que nos permite calcular la intensidad ante variaciones de la Irradiancia (Ex) y la temperatura es la siguiente:
Variación de la tensión.
La tensión varía muy poco con la Irradiancia, si no tenemos en cuenta esta pequeña variación la expresión que nos da la variación de la tensión con la temperatura es la siguiente:
El coeficiente Beta tiene un valor negativo, esto supone que a bajas temperaturas por debajo de 25 ºc la tensión de la placa aumenta. Es importante cuantificar este efecto para evitar daños en el inversor por subidas de tensiones.
Cuando realicemos los cálculos debemos tener en cuenta condiciones extremas de temperatura por las subidas de tensión que pueden significar.
Variación de la potencia.
Como producto de la tensión por la intensidad podemos deducir la expresión de la variación de la potencia con la temperatura y la irradiancia.
Lógicamente la potencia obtenida en la placa aumenta de manera proporcional a la Irradiancia, en cambio disminuirá al aumentar la temperatura de la célula por encima de los 25 ºC, ya que “g” tiene un valor negativo.
En verano con altos valores de Irradiancia la temperatura de la célula aumenta considerablemente y baja la potencia obtenida. Por este motivo es muy recomendable que las placas estén suficientemente ventiladas.
En instalaciones coplanares, con la placa pegada al techo de la nave las altas temperaturas ambientes producen bajadas importantes de potencia.
El diseñador de instalaciones fotovoltaicas debe llevarse estas fórmulas a una hoja de cálculo para agilizar el diseño de las instalaciones.
Como ejemplo podemos ver los valores de coeficientes de temperatura y valor TONC para una placa de la marca PEIMAR.
