ES2374462A1 - Dispositivo de determinación de la tensión y corrientes entregadas por un panel fotovoltaico, instalación provista de un tal dispositivo y procedimiento de adaptación de la impedancia a partir de un tal dispositivo. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de determinación de la tensión y corrientes entregadas por un panel fotovoltaico, instalación provista de un tal dispositivo y procedimiento de adaptación de la impedancia a partir de un tal dispositivo.Se propone un dispositivo de determinación de la tensión y la corriente entregadas por un primer panel fotovoltaico con medios de medida de corriente y tensión, unos primer y segundo terminales de conexión a la entrada del primer panel, que además comprende un tercer terminal de conexión al borne de salida de un segundo panel, un cuarto terminal de conexión en paralelo con el segundo terminal de conexión a un tercer panel fotovoltaico y medios inalámbricos de envío de la corriente y la tensión instantáneas medidas, estando los medios de medida convenientemente conectados, de modo que es posible conocer de forma remota el punto de funcionamiento de un panel fotovoltaico dispuesto en serie con otros dos paneles fotovoltaicos.
Description
Dispositivo de determinación de la tensión y
corrientes entregadas por un panel fotovoltaico, instalación
provista de un tal dispositivo y procedimiento de adaptación de la
impedancia a partir de un tal dispositivo.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de determinación de la tensión y corrientes entregadas
por un panel fotovoltaico, que permite realizar una adaptación en
tiempo real de la impedancia para maximizar la potencia entregada
por la instalación a la que pertenece el panel, y todo ello en
condiciones de seguridad. Asimismo, se refiere a una instalación
provista de un tal dispositivo y a un procedimiento de adaptación de
la impedancia a partir de un tal dispositivo.
\vskip1.000000\baselineskip
Es conocido que las condiciones de
funcionamiento de uno o más paneles de una instalación fotovoltaica
pueden perjudicar considerablemente a la potencia entregada, es
decir a la eficiencia global de la instalación.
Concretamente, las condiciones de funcionamiento
están fuertemente influenciadas por las diversas circunstancias
ambientales tales como la irradiancia solar, temperatura y velocidad
solar, y por la variación de las características eléctricas de los
diferentes componentes eléctricos a lo largo del tiempo.
Esta situación, muy habitual, perjudica
seriamente al retorno de la inversión en instalaciones
fotovoltaicas, en las cuales operar continuamente en un punto de
funcionamiento de máxima potencia es crucial.
Para dar remedio a ello, es conocido medir la
tensión y la corriente individuales de cada panel mediante
multímetros o instrumentación adecuada comerciales.
Sin embargo, actualmente no existen sistemas de
medida idóneos en campo que puedan dar un resultado objetivo del
rendimiento de los paneles fotovoltaicos incluidos en un sistema de
generación de energía eléctrica.
Previo a la instalación, se efectúan cálculos
que aproximan el resultado final, partiendo de las mediciones
convencionales de campo que se hayan efectuado antes. En estos
cálculos se contabilizan como pérdidas algunos circuitos que se
podían contabilizar como menos rentables y no como pérdidas. Para
analizar la rentabilidad y, en su caso, la viabilidad de una mejora
energética en instalaciones solares, es necesario partir de datos
adquiridos en tiempo
real.
real.
En un sistema fotovoltaico con acumulación de
energía eléctrica o sistemas pequeños, un dispositivo de medida
convencional puede ser suficiente.
Pero la medición individual de los parámetros
eléctricos de funcionamiento de cada panel se hace muy difícil e
incluso imposible cuando los paneles forman parte de un conjunto
serie/paralelo que los sitúa a un potencial elevado, que motiva una
menor precisión de medida por fondo de escala muy superior al rango
de medidas buscado.
Los fabricantes de paneles garantizan una
potencia pico en unas ciertas circunstancias y proporcionan datos
sobre las posibles desviaciones de la misma. Asimismo, definen una
degradación a largo plazo de los paneles como porcentaje al final de
un período de entre 10 y 20 años.
Obviamente, el proceso de degradación no tiene
porqué ser uniforme a lo largo del citado período. Por lo tanto, a
lo largo del tiempo, se producen dispersiones de potencias variables
y frecuentemente superiores a las estimadas.
Este estado de la técnica se ha basado en los
sistemas fotovoltaicos actualmente instalados conectados a la Red
Eléctrica en la Comunidad Europea.
En la mayoría de instalaciones conocidas se
utilizan tensiones de trabajo de 300 a 900 V en corriente continua,
con el fin de minimizar los costes de cableado y de los inversores
de corriente continua a alterna.
Consecuentemente, se conectan paneles en serie,
para llegar a las tensiones de trabajo indicadas, y estas series se
conectan en paralelo para llegar a las potencias escogidas para los
inversores.
La mayoría de paneles planos tienen una tensión
nominal individual entre 20 y 40 Vcc. En tecnologías de Thin
Film este rango de tensiones se eleva hasta superar los 100 Vcc.
Los sistemas de concentración tienen arquitecturas diversas y sus
tensiones se sitúan entre 80 y 100 Vcc.
Una vez determinadas las necesidades específicas
de adaptación de impedancias de una planta, no existen actualmente
circuitos para realizar esta corrección de forma dinámica y con un
coste que los haga rentables para una planta de generación
fotovoltaica conectada a la Red Eléctrica.
\newpage
\global\parskip0.950000\baselineskip
Por lo tanto, es evidente la necesidad de
disponer de un dispositivo que dé solución a los mencionados
inconvenientes del estado de la técnica, es decir, que permita medir
con precisión y en tiempo real, y en condiciones de seguridad, los
parámetros eléctricos de funcionamiento de los paneles individuales,
y emplear estos para adaptar dinámicamente la impedancia de cada
panel individual para maximizar la potencia entregada por la
instalación.
\vskip1.000000\baselineskip
Para ello, la presente invención propone un
dispositivo de determinación de la tensión en bornes de un primer
panel fotovoltaico y de la corriente entregada por este, provisto
de:
- -
- medios de medida de dicha corriente,
- -
- medios de medida de dicha tensión,
- -
- un primer terminal de conexión adaptado para ser conectado al borne de entrada del primer panel fotovoltaico,
- -
- un segundo terminal de conexión adaptado para ser conectado al borne de salida del primer panel fotovoltaico,
que se caracteriza por el hecho de que
comprende
- -
- un tercer terminal de conexión adaptado para ser conectado al borne de salida de un segundo panel fotovoltaico,
- -
- un cuarto terminal de conexión en paralelo con el segundo terminal de conexión y adaptado para ser conectado un tercer panel fotovoltaico,
- -
- estando los medios de medida de dicha corriente conectados a dichos terminales primero y tercero y los medios de medida de dicha tensión entre los terminales primero y segundo,
- -
- medios inalámbricos de envió de la corriente y la tensión instantáneas medidas mediante dichos medios de medida de la corriente y de la tensión,
de modo que es posible conocer de forma remota
el punto de funcionamiento de un panel fotovoltaico dispuesto en
serie con otros dos paneles fotovoltaicos.
\vskip1.000000\baselineskip
Con el dispositivo descrito se resuelven los
problemas del estado de la técnica puesto que:
- -
- El sistema de conexiones y la capacidad de envió remoto de datos permiten conocer, sin necesidad de medir tensiones en condiciones de tensión elevada, la corriente y la tensión de un panel individual.
- -
- Las conexiones están especialmente concebidas para ser conectado fácilmente y en un tiempo mínimo a una instalación ya existente, por lo que es aplicable a una instalación existente.
- -
- Al medir tensiones reducidas, el fondo de escala se reduce y se aumenta la precisión.
\vskip1.000000\baselineskip
Preferentemente, el tercer terminal y el cuarto
terminal son macho/hembra conjugados o bien hembra/macho conjugados
respectivamente y más preferentemente el primer terminal y el tercer
terminal son macho/hembra conjugados o bien hembra/macho conjugados
respectivamente y aún más preferentemente, de modo que es posible
conectar dispositivos a paneles en serie empleando un mínimo número
de conexiones.
Asimismo, la invención se refiere a una
instalación de producción de energía solar fotovoltaica provista de
una pluralidad de paneles fotovoltaicos conectados en serie, que
comprende un dispositivo como el descrito más arriba, con sus
variantes, conectado entre dos paneles consecutivos. Debido a la
simplicidad del dispositivo de la invención y a su facilidad de
conexión, es posible conectar una pluralidad de estos a un conjunto
de paneles fotovoltaicos que conforman una instalación.
Preferentemente, esta instalación comprende un
dispositivo como el descrito más arriba, con sus variantes,
conectado entre la entrada del conjunto y el primer panel y entre el
último panel y la salida del conjunto, de modo que es posible
conocer los parámetros eléctricos de funcionamiento de los paneles
extremos de una rama.
Finalmente, la invención se refiere a un
procedimiento de adaptación de la impedancia de una instalación de
paneles fotovoltaicos conectados en serie, que comprende las etapas
consistentes en:
- -
- Obtener de forma remota y en tiempo real el punto de funcionamiento de cada panel empleando el dispositivo de la invención,
- -
- Adaptar la impedancia de cada panel para obtener la máxima potencia entregada por la instalación.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto
se acompañan dos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a
título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de
realización.
La figura 1 es una representación esquemática
del dispositivo de la invención y de la topología de conexión entre
paneles conectados en serie.
La figura 2 es una vista en planta del
dispositivo de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Tal como se puede apreciar esquemáticamente en
la figura 1, la invención se refiere en general a dispositivos 1 de
determinación de la tensión V en bornes 2a y 2b de un primer panel
fotovoltaico 2 y de la corriente I entregada por este.
Concretamente, y de manera ya conocida, estos
dispositivos comprenden:
- -
- medios de medida 4 de la corriente I,
- -
- medios de medida 5 de la tensión V,
- -
- un primer terminal de conexión 1a adaptado para ser conectado al borne de entrada 2a del primer panel fotovoltaico 2 y
- -
- un segundo terminal de conexión 1b adaptado para ser conectado al borne de salida 2b del primer panel fotovoltaico 2.
\vskip1.000000\baselineskip
Concretamente, el dispositivo de la invención se
caracteriza, con respecto al estado de la técnica antes expuesto,
por el hecho de que comprende:
- -
- un tercer terminal 1c de conexión adaptado para ser conectado al borne de salida de un segundo panel fotovoltaico 6,
- -
- un cuarto terminal 1d de conexión en paralelo con el segundo terminal de conexión 1b y adaptado para ser conectado un tercer panel fotovoltaico 7,
- -
- estando los medios de medida 4 de dicha corriente I conectados a dichos terminales primero y tercero y los medios de medida 5 de dicha tensión entre los terminales primero y segundo y
- -
- medios inalámbricos de envío 8 de la corriente y la tensión instantáneas medidas mediante dichos medios de medida 4, 5 de la corriente y de la tensión.
\vskip1.000000\baselineskip
Con estas características, es posible conocer de
forma remota el punto de funcionamiento de un panel fotovoltaico 2
dispuesto en serie con otros dos paneles fotovoltaicos 6, 7, lo cual
permite conocer con un fondo de escala de lectura óptimo los
parámetros I, V de funcionamiento del panel y además realizar la
lectura en tiempo real y en condiciones de seguridad, gracias a la
unidad de envío remoto de las lecturas, y a la posibilidad de medir
dichos parámetros sin necesidad de realizar las medidas eléctricas
tomando como referencia el potencial en tierra.
Los medios de envío remoto pueden ser de tipo
por radiofrecuencia, o bien por GPRS o bien por cualquier medio
adecuado para enviar al información en tiempo real. Asimismo puede
tratarse de acoplamientos ópticos que en combinación con cables de
transmisión de datos, o bien un sistema de lecturas de
proximidad.
Tal como se aprecia en la figura 2, según una
realización preferida de la invención, el tercer terminal 1c y el
cuarto terminal 1d son macho/hembra conjugados o bien hembra/macho
conjugados respectivamente y el primer terminal 1a y el tercer
terminal son macho/hembra conjugados o bien hembra/macho conjugados
respectivamente.
De este modo, se proporciona un dispositivo ya
preparado para ser conectado a una instalación existente y que
además permite su interconexión rápida y fácil con otro dispositivo
idéntico, tal como se ilustra mediante las líneas a trazos de la
figura 1.
Tal como se ha mencionado, el dispositivo de la
invención halla una aplicación especialmente ventajosa en
instalaciones de producción de energía solar fotovoltaica, en
especial en instalaciones provistas de una pluralidad de paneles
fotovoltaicos conectados en serie, estén combinadas o no con
disposiciones en paralelo.
El dispositivo, gracias a su sistema de
conexiones, permite ser conectado entre paneles adyacentes o bien en
los paneles primero o último, sustituyendo en este caso la conexión
con un panel por la conexión con la entrada o salida del circuito de
paneles en serie.
Asimismo, el dispositivo constituye la base para
llevar a cabo en la instalación descrita un procedimiento de
adaptación de la impedancia de cada uno de los paneles fotovoltaicos
conectados en serie, mediante las siguientes etapas:
- -
- Obtener de forma remota el punto de funcionamiento de cada panel empleando un dispositivo como el reivindicado en las reivindicaciones 1 a 4,
- -
- Adaptar de forma dinámica la impedancia de cada panel para obtener la máxima potencia entregada por la instalación.
\vskip1.000000\baselineskip
En la figura 2 se ilustra una realización
concreta del dispositivo de la invención, en el cual se ha empleado
una caja ARISTÓN CA 402 N, y unos conectores de tipo macho Tyco
6-1394461, y hembra de tipo
5-1394462-5.
Claims (6)
1. Dispositivo (1) de determinación de la
tensión (V) en bornes (2a, 2b) de un primer panel fotovoltaico (2) y
de la corriente (I) entregada por este, provisto de
- -
- medios de medida (4) de dicha corriente (I),
- -
- medios de medida (5) de dicha tensión,
- -
- un primer terminal de conexión (1a) adaptado para ser conectado al borne de entrada (2a) del primer panel fotovoltaico (2),
- -
- un segundo terminal de conexión (1b) adaptado para ser conectado al borne de salida (2b) del primer panel fotovoltaico (2),
caracterizado por el hecho de que
comprende
- -
- un tercer terminal (1c) de conexión adaptado para ser conectado al borne de salida de un segundo panel fotovoltaico (6),
- -
- un cuarto terminal (1d) de conexión en paralelo con el segundo terminal de conexión (1b) y adaptado para ser conectado un tercer panel fotovoltaico (7),
- -
- estando los medios de medida (4) de dicha corriente (I) conectados a dichos terminales primero y tercero y los medios de medida (5) de dicha tensión entre los terminales primero y segundo,
- -
- medios inalámbricos de envío (8) de la corriente y la tensión instantáneas medidas mediante dichos medios de medida (4, 5) de la corriente y de la tensión,
de modo que es posible conocer de forma remota
el punto de funcionamiento de un panel fotovoltaico (2) dispuesto en
serie con otros dos paneles fotovoltaicos (6, 7).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Dispositivo (1) según la reivindicación
anterior en el que el tercer terminal (1c) y el cuarto terminal (1d)
son macho/hembra conjugados o bien hembra/macho conjugados
respectivamente.
3. Dispositivo (1) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el primer terminal (1a) y el
tercer terminal son macho/hembra conjugados o bien hembra/macho
conjugados respectivamente.
4. Instalación de producción de energía solar
fotovoltaica provista de una pluralidad de paneles fotovoltaicos
conectados en serie, que comprende un dispositivo según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3 conectado entre dos paneles
consecutivos.
5. Instalación según la reivindicación anterior,
que comprende un dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3 conectado entre la entrada del conjunto y el
primer panel y entre el último panel y la salida del conjunto.
6. Procedimiento de adaptación de la impedancia
de una instalación de paneles fotovoltaicos conectados en serie,
caracterizado por las etapas consistentes en:
- -
- Obtener de forma remota el punto de funcionamiento de cada panel empleando un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,
- -
- Adaptar la impedancia de cada panel para obtener la máxima potencia entregada por la instalación.
Priority Applications (2)
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| ES200900449A ES2374462B1 (es) | 2009-02-18 | 2009-02-18 | Dispositivo de determinación de la tensión y corrientes entregadas por un panel fotovoltaico, instalación provista de un tal dispositivo y procedimiento de adaptación de la impedancia a partir de un tal dispositivo. |
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| ES2374462B1 ES2374462B1 (es) | 2012-09-27 |
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| FG2A | Definitive protection |
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