Mediciones de las curvas I-U de paneles fotovoltaicos con el medidor Sonel PVM-1530 Max con arreglo a la norma IEC 61829
Las mediciones de las curvas de intensidad-voltaje (I-U) de los paneles fotovoltaicos son esenciales para evaluar la eficiencia de la planta fotovoltaica y detectar posibles problemas con su funcionamiento. Aprende cómo efectuar mediciones precisas con arreglo a la norma IEC 61829 aprovechando el medidor avanzado Sonel PVM-1530 Max. Descubre cómo los factores externos como la insolación y la temperatura afectan los resultados de las mediciones y por qué es importante ajustarlos a las condiciones estándares de medida (STC).
La curva I-U: ¿por qué es tan importante?
Una de las funciones principales ofrecidas por el medidor Sonel PVM-1530 es la medición de las curvas I-U. La curva I-U es un diagrama que presenta la potencia de los paneles en función de los valores de intensidad y tensión. La norma IEC 62446-1 especifica que esta prueba constituye una de las dos mediciones incluidas entre las pruebas de categoría 2. Las curvas I-U resultan muy útiles a la hora de evaluar las plantas fotovoltaicas en cuanto a su rendimiento y posibles problemas. Los equipos de medición registran la relación entre la corriente y la tensión, modificando adecuadamente la carga, desde la tensión del circuito abierto Uoc hasta la corriente de cortocircuito Isc. Esta prueba puede parecer poco complicada, pero en realidad en muchos casos puede brindar unos resultados muy diferentes de lo esperado. En este artículo, comentamos cómo efectuar las mediciones con el medidor Sonel c para que los resultados obtenidos reflejen el estado real de los paneles fotovoltaicos ensayados en base a las indicaciones de la norma IEC 61829:2015 Photovoltaic (PV) array - On-site measurement of current-voltage characteristics.
Imagen 1. Conjunto de medidores Sonel PVM-1530 Max
Para facilitar la comprensión de la curva de intensidad y voltaje, a continuación se presenta un ejemplo típico de la curva I-U.
Fig. 1. Típica curva I-U
Insolación y temperatura como factores que afectan los resultados de las mediciones
El medidor Sonel PVM-1530 permite medir los paneles conectados y trazar la curva pertinente en cuestión de segundos. No obstante, la mera conexión del medidor a los paneles no es suficiente, ya que una curva trazada de esta forma difícilmente se puede comparar con la curva modelo indicada por el fabricante de los paneles fotovoltaicos con respecto a las condiciones STC (Standard Test Conditions).
Fig. 2. Diagrama de curvas I-D y P-V en la pantalla del medidor Sonel PVM-1530
Las condiciones STC incluyen las siguientes consideraciones:
- insolación E=1000 W/m2,
- temperatura de los paneles TPV=25oC,
- coeficiente de masa de aire AM 1,5.
En realidad, las pruebas no se suelen realizar en las condiciones STC. Por lo tanto, para estimar si la curva I-U es correcta, normalmente los valores medidos se ajustan con respecto a dichas condiciones STC. Esto implica la necesidad de registrar adecuadamente la intensidad de la insolación y el valor de la temperatura en el campo para permitir que el medidor convierta los resultados obtenidos en los valores correspondientes a STC. Con eso, los resultados calculados por el medidor se podrán comparar razonablemente con los parámetros indicados por el fabricante de los paneles.
¿Por que es tan importante medir la intensidad de la insolación y la temperatura? Porque estos parámetros están estrechamente vinculados con los valores de la intensidad y tensión generados por los paneles. Esto, a su vez, se traduce directamente en la potencia generada. En la figura 3 se presenta la influencia de la insolación en la producción. Con el aumento de la intensidad de insolación se produce un aumento lineal de la energía y corriente producidas, asumiendo una temperatura constante de los paneles. El voltaje, en cambio, depende muy poco de la insolación. Por lo tanto, hay que asegurar que las mediciones de la intensidad de insolación realizadas con el medidor Sonel IRM-1 para exteriores se efectúen siempre con la misma inclinación y orientación que la cadena de paneles ensayada.
Fig. 3. Influencia de la insolación en la curva I-U
Norma IEC 61829 como referente para las mediciones de los paneles fotovoltaicos
De acuerdo con la norma IEC 61829, al medir la curva I-U y convertir el resultado en un valor correspondiente a las condiciones STC, la intensidad mínima debe ser de al menos E=700 W/m2. Por eso, antes de medir la curva I-U, el medidor Sonel PVM-1530 realiza una medición de comprobación para verificar si la intensidad de insolación probada por la sonda principal de irradiancia Sonel IRM-1 supera los 700 W/m2. Si el valor de la irradiancia resulta inferior, en la pantalla del medidor aparece un aviso pertinente, tal como se presenta en la fig. 4.
Fig. 4. Aviso acerca de la irradiancia insuficiente
Pero eso no es todo. Como una cadena puede contar incluso con varias decenas de paneles, éstos estarán instalados en determinada área. Por lo tanto, es importante prestar atención para asegurar que todos los paneles de la cadena tengan la misma orientación, estén instalados sobre una superficie uniforme y que no se produzcan muchas diferencias en el nivel de insolación en la superficie de la cadena. Si la planta se compone de cadenas que incluyen módulos con diferentes ángulos de inclinación, distinta orientación, tecnología o configuración eléctrica, las mediciones se tienen que efectuar para cada cadena por separado.
Dos sondas de irradiancia: la clave para el cumplimiento
La norma IEC 61829 establece que la insolación se debe medir con al menos dos medidores en distintos puntos de la cadena y que la diferencia en cuanto al nivel de insolación no puede exceder los 2%. Por lo tanto, el equipamiento estándar del medidor PVM-1530 en la versión Max incorpora dos medidores de irradiancia Sonel IRM-1 que desempeñan los papeles de sonda principal y auxiliar.
Imagen 2. Dos sondas de insolación en los extremos de la cadena fotovoltaica
Para efectuar la medición con arreglo a las disposiciones de la norma, merece la pena comprobar la insolación con ambas sondas en los dos extremos de la cadena. Si Sonel PVM-1530 detecta diferencias de insolación superiores al 2%, presentará un aviso en la pantalla, tal como se presenta en la fig. 5.
Fig. 5. Aviso acerca de una diferencia excesiva entre el nivel de insolación determinado por las dos sondas
Un aspecto muy importante es que el medidor Sonel PVM-1530 utiliza las dos sondas para medir y registrar los valores de insolación con respecto a todos los 100 puntos de la curva I-U. Estos resultados se pueden visualizar en forma de diagramas en la pantalla del medidor para asegurarse de que las mediciones de la curva I-U se efectuaron en condiciones de iluminación estables.
Fig. 6. Diagramas de insolación y temperatura durante la medición de la curva I-U mediante las dos sondas de irradiancia
Estabilidad de las condiciones de medición: ¿cómo evitar errores?
Los apartados anteriores hacen hincapié en la importancia de controlar la estabilidad de la insolación. No obstante, otro aspecto muy importante es la estabilidad de la temperatura de los paneles. Grandes diferencias entre la temperatura de los paneles de la planta pueden afectar a la fiabilidad de los resultados de la curva I-U. La influencia de la temperatura de los paneles en la potencia producida no es tan importante como la influencia de la insolación, pero tampoco se debe ignorar. En el caso de los paneles, con el aumento de su temperatura aumenta un poco la producción de corriente y se reduce más la generación de tensión. Estos dos fenómenos resultan en la reducción de la potencia generada con el aumento de la temperatura de los paneles. Estas relaciones se ilustran en la figura 7.
Fig. 7. Influencia de la temperatura en la curva I-U
De conformidad con la norma IEC 61829, la diferencia entre la temperatura de los paneles en la cadena ensayada no debe exceder 1oC. El medidor Sonel PVM-1530 aprovecha las dos sondas para medir y controlar las diferencias de temperatura de los paneles en la cadena. Si se detecta una diferencia más notable, en la pantalla aparece un aviso pertinente, tal como se presenta en la fig. 8. Durante la medición de la curva I-U, el medidor Sonel PVM-1530 registra también la temperatura tomada por ambas sondas. Igual que la insolación, estos datos se pueden consultar en forma de diagramas (fig. 6).
Fig. 8. Aviso acerca de una diferencia excesiva entre las mediciones de la temperatura
¿Cómo asegurar la fiabilidad de las mediciones I-U?
En resumen, siempre cabe recordar que la naturaleza de las mediciones de la curva I-U puede dar lugar a unos diagramas y resultados característicos que difieran de lo esperado. No obstante, estas mediciones deberían indicar que algo está afectando al rendimiento de la planta ensayada, sin que los resultados se deban al uso de un procedimiento de medición incorrecto.
Todas las funciones comentadas en este artículo deben garantizar que la medición realizada con el medidor Sonel PVM-1530 Max con dos sondas IRM-1 sea fiable y maximice las posibilidades de evitar errores relacionados con el procedimiento de medición inadecuado. En lugar de preocuparse por las condiciones climáticas o los posibles errores de conexión del medidor como factores en la medición de la curva I-U, el usuario debe centrarse en el análisis de la evaluación del resultado proporcionada por el medidor.
Cabe destacar que Sonel PVM-1530 Max está preparado para ofrecer mediciones conformes con la norma IEC 61829 nada más desembalar y emparejarlo con las sondas. Las demás versiones de medidores que incorporan menos de dos sondas IRM-1 (Sonel PVM-1530 y Sonel PVM-1530 Pro) ofrecen las mismas funcionalidades al añadir un número adecuado de sondas.
Autor:
Ing. Marcin Szkudniewski, Sonel S.A.
Bibliografía:
1. IEC 61829:2015 Photovoltaic (PV) array - On-site measurement of current-voltage characteristics.
