Los módulos solares con convertidores reductores integrados podrían aumentar hasta un 20% el rendimiento fotovoltaico en tejados con sombreado parcial

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<p>Un equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft), en los Países Bajos, investigó el potencial de los módulos fotovoltaicos inteligentes en entornos urbanos. Según las simulaciones realizadas en el estudio, los módulos fotovoltaicos inteligentes incorporan convertidores reductores que permiten que las subcadenas dentro de un módulo funcionen de manera independiente, lo que mejora el rendimiento energético en condiciones de sombreado.</p>

<p>“Aunque este concepto ya se ha presentado en otros estudios, la novedad de nuestro trabajo es que calculamos el rendimiento energético de sistemas con estos módulos inteligentes en condiciones realistas y los comparamos con sistemas convencionales”, declaró a <strong>pv magazine</strong> el autor correspondiente, Youri Blom. “Los resultados muestran que los módulos inteligentes presentan el mejor desempeño entre todas las topologías de sistemas consideradas”.</p>

<p>Blom señaló que su grupo planea seguir investigando cómo la electrónica de potencia puede mejorar el desempeño de los paneles solares.</p>

<p>“Esto también se está aplicando a módulos de perovskita-silicio de cuatro terminales. Como estos dispositivos tienen dos cadenas, la electrónica de potencia integrada puede desempeñar un papel clave para evitar la necesidad de convertidores adicionales”, afirmó.</p>

<p>Para su investigación, el equipo simuló ocho configuraciones de sistemas fotovoltaicos utilizando PVMD Toolbox. Los sistemas combinaron dos arquitecturas de celdas TOPCon, de contacto posterior interdigitado (IBC) y de contacto frontal/posterior (FBC), con cuatro topologías de convertidores.</p>

<p>Los módulos de referencia tipo mariposa utilizaron medias celdas de 156 mm × 78 mm dispuestas en seis subcadenas con diodos de bypass. Los módulos inteligentes sustituyeron los diodos de bypass por convertidores reductores, lo que permitió que cada subcadena funcionara de manera independiente en su propio punto de máxima potencia.</p>

<p>Las cuatro configuraciones fueron módulos tipo mariposa con inversores de cadena, módulos tipo mariposa con microinversores, módulos tipo mariposa con inversores de cadena y optimizadores de potencia, y módulos inteligentes con inversores de cadena.</p>

<p>Los investigadores simularon los sistemas sobre el mismo tejado modelado, utilizando 25 módulos fotovoltaicos, en tres ubicaciones: Róterdam, en los Países Bajos; Bogotá, en Colombia; y San Francisco, en Estados Unidos. El tejado está orientado hacia el suroeste, con un azimut de 146 grados, e incluye varios objetos circundantes que generan sombreado parcial. Las simulaciones abarcaron un año completo.</p>

<p>“El resultado más sorprendente fue que los sistemas con módulos inteligentes pueden tener costos de los módulos hasta un 50% superiores y seguir teniendo el mismo costo nivelado de la electricidad (LCOE) que los demás sistemas considerados”, afirmó Blom. “Esto significa que, si el aumento del costo de la electrónica de potencia es inferior al 50%, los módulos inteligentes tendrán un mejor desempeño financiero. Aunque se esperaba que los módulos inteligentes tuvieran un mayor rendimiento energético que los sistemas convencionales con microinversores, el hecho de que requieran menos convertidores de potencia mejora su desempeño financiero”.</p>

<p>Los resultados también mostraron que el sistema con módulos inteligentes obtuvo el mayor rendimiento energético entre todas las topologías consideradas debido a que las subcadenas pueden funcionar de manera independiente. Esto mejoró la resistencia al sombreado y se tradujo en un aumento del rendimiento energético de entre un 15% y un 20% respecto del sistema con inversores de cadena y de entre un 2% y un 3% frente a los sistemas que utilizan microinversores u optimizadores de potencia.</p>

<p>El nuevo enfoque se presentó en “<a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X2600681X" rel="noreferrer noopener" target="_blank">Investigating the energy yield performance of smart photovoltaic modules in shaded environments</a>” (Investigación del rendimiento energético de módulos fotovoltaicos inteligentes en entornos sombreados), publicado en <em>Solar Energy</em>.</p>