Empezaré a escribir una serie de artículos denominados «Ingeniería Fotovoltaica: 0-100«, en donde compartiré 100 artículos de temas puntuales en torno a la energía solar fotovoltaica desde fácilmente comprensibles hasta altamente complejos.
Cuando empezamos a introducirnos en el mundo de la energía fotovoltaica y aprendemos sobre diseño de sistemas fotovoltaicos uno de los principales parámetros que observamos, y que la mayoría de veces se desconoce, es el MPP.
MPP son las siglas para Maximum Power Point (Punto de Máxima Potencia) y no es más que el «punto» bajo ciertas condiciones de operación para el cual una celda, un módulo o incluso un arreglo fotovoltaico entrega la máxima potencia.
Generalmente observamos el término MPPT en las fichas técnicas de los inversores y reguladores de carga, y el por qué de esto lo hablaremos después, primero entendamos el concepto de Punto de Máxima Potencia.
Para hacerlo tomemos como ejemplo una celda fotovoltaica. Las celdas fotovaltaicas transforman la radiación incidente en energía eléctrica produciendo corriente directa a determinado voltaje, es decir entregan potencia eléctrica. Para observar la potencia entregada por una celda se utiliza un diagrama denominado Curva I-V, mostrada a continuación:
En una Curva I-V se muestra la potencia eléctrica proporcionada por una celda a determinados valores de voltaje y corriente. El eje horizontal muestra el voltaje de salida y el eje vertical la corriente.
La potencia de salida se ubicara en cualquier lugar a lo largo de la curva negra. El punto es la esquina superior izquierda de la gráfica Isc es la Corriente de Cortocircuito, el punto en el cual la corriente es la máxima posible y el voltaje es cero. Recordemos que la potencia es el producto de la corriente por el voltaje, por lo que aquí la potencia entregada es cero.
Por otro lado, el punto en la esquina inferior derecha del gráfico es el voltaje de circuito abierto, Voc, en el cual se entrega el máximo voltaje con corriente nula y de nuevo la potencia entregada es cero.
En los dos casos anteriores la potencia se ubica en los puntos extremos izquierdo y derecho y es nula, sin embargo en cualquier otro punto se entrega potencia efectiva, por ejemplo en el punto amarillo, la celda entrega 16V de voltaje y 2.6 de corriente, es decir P=I*V=41.6W de potencia.
Como en cualquier otro sistema energético se desea obtener la mayor potencia posible y esto es justamente el MPP, el punto ideal en el cual se entrega la máxima potencia posible. Y este punto se da a la corriente Impp (corriente de máxima potencia) y Vmpp (voltaje de máxima potencia). En el ejemplo de la gráfica el MPP tiene las coordenadas (17, 2.5), lo que significa que hay 17V y 2.5A producidos en ese punto, que produce 17V x 2.5A = 42.5W de potencia.
Otros puntos en el gráfico tendrán mayores voltajes o corrientes pero menos potencia producida. El punto en verde (20, 1.5) por ejemplo, entrega 20V de voltaje, mayor a los 17 del MPP pero produce solo 30W de potencia.
El MPP es un factor muy importante al diseñar sistemas fotovoltaicos puesto que los paneles deben operar lo más cerca posible de su punto de máxima potencia para maximizar el rendimiento del sistema, y por lo tanto minimizar costos.
Acabo de indicar el MPP de los «paneles» y ya no de las «celdas» como vimos en el ejemplo, esto es porque un sistema fotovoltaico está compuesto en realidad por paneles (o arreglos) que son conjunto de módulos y estos a su vez de celdas. Los módulos y paneles también poseen una Curva I-V.
En un módulo fotovoltaico (un conjunto de celdas) el MPP se obtiene fácilmente a partir del MPP de las celdas que lo constituyen puesto que un módulo está hecho de el mismo tipo de celdas.
Un panel puede estar compuesto de distintos tipos de módulos, aunque esto no es recomendable, puesto que para que un panel fotovoltaico entregue la máxima potencia los módulos que lo componen deben poseer los mismos parámetros eléctricos.
Ahora al estar en funcionamiento, en un panel solar se producen sombras u otros fenómenos que hacen que cada módulo se comporte de una manera distinta, es allí donde entra en juego el MPPT (Maximum Power Point Tracker) o seguidor del punto de máxima potencia, un inversor o controlador con MMPT es capaz de seguir el punto de máxima potencia de todo el arreglo a través de una serie de algoritmos (que explicaremos en otro capitulo) y así hacer más eficiente el sistema.
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