La siguiente información se publicó originalmente (en inglés) en el sitio web de PV Tech. Reproducción en Brasil autorizada por JA Solar.
Para estudiar y verificar el rendimiento de generación de energía y la temperatura de funcionamiento de diferentes tipos de módulos, JA Solar y TÜV NORD llevaron a cabo una prueba de rendimiento energético de un año (de febrero de 2021 a febrero de 2022) en una planta de energía experimental ubicada en Yinchuan, China.
Ahora que los datos semestrales están disponibles, a continuación se presentan los datos relevantes de este estudio.
Información del proyecto
El proyecto está ubicado en Yinchuan, que tiene un clima continental templado con un ambiente árido, con un promedio de horas pico anuales de 1650 kWh/m2 (nivel horizontal), una duración promedio anual de luz solar de 2800 a 3000 horas y una temperatura promedio anual de 8,5 ℃. Yinchuan es una de las regiones de China con mayor irradiación solar y un espectro solar muy cercano al estándar AM1.5. El diseño de la prueba se muestra en la Figura 1.
La planta piloto está equipada con un conjunto de módulos monofaciales DeepBlue 3.0 (oblea de silicio de 182 mm) y un conjunto de módulos monofaciales de alta corriente (Isc > 18 A), con una potencia instalada de aproximadamente 7 kW (medida en el laboratorio de pruebas de campo) para cada conjunto y un inversor de 20 kW para ambos conjuntos (compuesto por entrada MPPT bidireccional, un sentido para cada conjunto, con corriente de entrada máxima de 25 A).
Para la instalación se adopta una estructura de soporte fija con un ángulo de inclinación fijo de 40°, aproximadamente a 1 metro del suelo.
Además del sistema de vigilancia medioambiental, el proyecto está equipado con un medidor de irradiancia, un medidor de corriente continua de alta precisión y un sensor de temperatura.
Para eliminar el efecto de los inversores en el rendimiento de generación de energía de diferentes módulos, solo se utilizan datos del medidor de CC para el análisis.
Comparación del rendimiento de la generación de energía
El rendimiento energético de los módulos JA Solar 182 y los módulos de alta corriente entre febrero de 2021 y agosto de 2021 se muestra en la Figura 2.
El rendimiento energético diario promedio de estos dos tipos de módulos es de 4,88 kWh/kW y 4,79 kWh/kW respectivamente, y los módulos de 182 mm superan a los módulos de alta corriente en aproximadamente un 1,9 %.
También podemos ver que cuando aumenta la intensidad de la irradiación (clima soleado, especialmente de mayo a julio), el rendimiento energético de los módulos de 182 mm es un 2,5% mayor o más que aquellos con alta corriente.
La capacidad de generación de energía de los módulos fotovoltaicos varía con el coeficiente de temperatura de degradación de la energía, la temperatura de trabajo y el rendimiento de la generación de energía a un nivel de irradiancia bajo.
Aunque ambos tipos de módulos se basan en células solares mono-PERC tipo P cortadas por la mitad (halfcell), cada uno de ellos tiene una corriente de funcionamiento diferente según la diferencia de tamaños de oblea.
El módulo de alta corriente emplea un diseño de 12BB, mientras que el módulo JA Solar de 182 mm utiliza un diseño optimizado de 11BB.
Teóricamente, dado que la pérdida de resistencia interna de los módulos de 182 mm es relativamente menor, las diferencias en el rendimiento de generación de energía de los dos tipos de módulos son causadas por la diferencia en la pérdida de resistencia interna y la diferencia resultante en la temperatura de funcionamiento.
Para verificar y analizar las diferencias de temperatura de funcionamiento del módulo causadas por diferentes corrientes de funcionamiento, extraemos los datos de temperatura de funcionamiento y la intensidad de radiación correspondiente de los dos tipos de módulo en climas soleados y de alta irradiancia.
Según los datos que se muestran en la Figura 3, está claro que la temperatura de funcionamiento promedio del módulo de 182 mm es 1,7 ℃ más baja que la del módulo de alta corriente, con una diferencia de temperatura máxima de 4 ℃ a 5 ℃.
Cuando la intensidad de la radiación disminuye, tanto la corriente de funcionamiento como la temperatura de los módulos se reducen en consecuencia, lo que da como resultado una diferencia menor en la temperatura de funcionamiento de los módulos con diferentes niveles de corriente.
Por tanto, la diferencia en la temperatura de funcionamiento se debe principalmente a la intensidad de la radiación. Esto demuestra que la ventaja de los módulos de 182 m en la generación de energía de mayo a julio se debe al aumento en la diferencia de temperatura de funcionamiento entre los dos tipos de módulos.
Según el análisis teórico, una corriente de funcionamiento excesiva de un módulo provocará un aumento significativo de la pérdida de calor en la superficie de contacto metálica de la celda, la zona de soldadura y la barra colectora, y el aumento de la pérdida de calor conducirá a un aumento de la temperatura de funcionamiento, lo que También fue verificado por análisis previos basados en datos de temperatura de funcionamiento de módulos completos y medios.
