Reportes Práctica III Energía Solar Fotovoltaica David Murillo Rodríguez B14614 II-2015

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Aarón Valverde Martínez
hace 7 años
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1 Universidad de Costa Rica - Escuela de Ingeniería Eléctrica Reportes Práctica III Energía Solar Fotovoltaica David Murillo Rodríguez B14614 II Imitación del Transcurso de un Día 1.1. Resumen En esta práctica se simuló el comportamiento del Sol a lo largo del día, usando la lámpara en las diferentes posiciones cardinales. Esto para poder representar el comportamiento típico de una celda bajo estas condiciones, midiendo la corriente de cortocircuito Resultados y Análisis Se conecta el circuito como se observa en la gura 1, y se hace variar la posición de la lámpara desde Este a Oeste. Figura 1: Diagramas de conexión. Los resultados obtenidos se muestran en la tabla 1, donde para cada ángulo de posición de la celda se mide la corriente de cortocircuito. Tabla 1: Resultados obtenidos Posición E E-SE SE S-SE S S-SO SO O-SO O Isc [ma] A partir de estos resultados, se obtiene la relación de corriente de cortocircuito respecto a la posición cardinal del Sol. Esta se observa en la gura 2. Escuela de Ingeniería Eléctrica 1 de 7 Universidad de Costa Rica

Figura 2: Corriente de cortocircuito respecto a los puntos cardinales. 1.2.1. Preguntas ¾Cómo se comporta el valor de la corriente de cortocircuito entre las posiciones sur, este y oeste?

2 Figura 2: Corriente de cortocircuito respecto a los puntos cardinales Preguntas ¾Cómo se comporta el valor de la corriente de cortocircuito entre las posiciones sur, este y oeste? De Este a Sur la corriente de cortocircuito tiende a crecer, y de Sur a Oeste decrece hasta el valor mínimo. ¾Para cuál ubicación es la órbita solar visible desde la salida hasta la puesta de Sol, estacionalmente siempre igual? El Sol se mueve de Este a Oeste sin importar la estación, sin embargo, dependiendo de la época y latitud, la posición Sur puede cambiar a Norte. ¾Qué ángulo de inclinación de la celda se debe elegir para esa ubicación, con el propósito de obtener un rendimiento máximo de energía? El ángulo se debe elegir perpendicular a la radiación para obtener máximo rendimiento Conclusiones La corriente de cortocircuito de la celda varía diariamente por la posición relativa del Sol en el cielo. La máxima corriente de cortocircuito se obtiene en la posición Sur. Escuela de Ingeniería Eléctrica 2 de 7 Universidad de Costa Rica

3 2. Proceso de Carga de Acumulador con una Celda Solar 2.1. Resumen En esta práctica se estudia el proceso de cargar un acumulador, como una batería o condensador, mediante una celda solar en las condiciones máximas para esta. El estudio se hace midiendo la corriente y tensión de carga a lo largo del tiempo Resultados y Análisis El diagrama de conexiones para esta práctica se observa en la gura 3. Se conectan todas las celdas en serie, el regulador de claridad en grado 10 y en posición sur. Siempre con el acumulador descargado inicialmente. Figura 3: Diagramas de conexión Acumulador sin Diodo Para esta parte se midió la tensión y corriente del acumulador con la condición sin diodo. Los resultados se observan en la tabla 2. Tabla 2: Resultados sin diodo. Tiempo [s] Tensión [mv] Corriente [ma] Se un comportamiento inicial constante de la corriente, mientras la tensión aumenta, y luego el proceso inverso, tensión constante mientras la corriente baja. A partir de estos datos se graca respecto al tiempo, como se observa en la gura Acumulador con Diodo En esta parte se colocó el diodo en la etapa da cargado. Los resultados se observan en la tabla 3. Se observa el mismo comportamiento anterior, sin embargo, se atenúan ambas variables. En la gura 5, se observa la gráca asociada al caso con diodo. Escuela de Ingeniería Eléctrica 3 de 7 Universidad de Costa Rica

4 Figura 4: Tensión y corriente para caso sin diodo. Tabla 3: Resultados con diodo Tiempo [s] Tensión [mv] Corriente [ma] Preguntas ¾Cuál es la tensión máxima del condensador? ¾En cuál caso se presenta? Es aproximadamente 2.02 V, y se obtiene en el caso sin diodo. ¾Qué sucede al sombrear completamente la celda (condición nocturna)? La celda deja de producir y el acumulador se encarga de la carga, la celda se comporta como un diodo y hay cierto ujo de corriente de vuelta. ¾Qué ocurre cuando se conecta el diodo?; ¾Cuál es la tensión que tiene ahora el condensador?; ¾Qué función tiene el diodo en el circuito eléctrico? La tensión del condensador disminuye, por la caída en el diodo. Este diodo funciona como un bloqueador en el caso de la condición nocturna, y así no hay ujo de corriente de vuelta Conclusiones El acumulador se carga en dos fases: corriente constante, tensión creciente; y tensión constante y corriente decreciente. En el caso sin diodo, el acumulador llega a una tensión máxima, sin embargo en condición nocturna la corriente puede cambiar de dirección y descargarse. En el caso con diodo, el acumulador no lega a su tensión máxima, debido a la caída en el semiconductor, pero la corriente no escapa en condición nocturna y no se descarga. Escuela de Ingeniería Eléctrica 4 de 7 Universidad de Costa Rica

5 Figura 5: Tensión y corriente para caso sin diodo. 3. Proceso de descarga del Acumulador 3.1. Resumen En esta práctica se estudió la condición de descarga del acumulador mediante un motor o una bombilla. Emulándose el consumo nocturno de un sistema fotovoltaico aislado Resultados y Análisis En la gura 6 se observa el diagrama de conexiones para este ejercicio. Figura 6: Diagramas de conexión Caso Motor como Carga En la tabla 4 se muestran los datos de descarga para el caso de motor como carga. Tabla 4: Resultados para el caso motor como carga. T [s] V [mv] I [ma] Para este caso, se gracó respeto al tiempo las dos variables con motor como carga. Esta gráca se observa en la gura 7. Escuela de Ingeniería Eléctrica 5 de 7 Universidad de Costa Rica

6 Figura 7: Tensión y Corriente respecto al tiempo con motor como carga Caso Bombillo como Carga En la tabla 5 se muestran los datos de descarga para el caso de bombillo como carga. Tabla 5: Resultados para el caso bombillo como carga. T [s] V [mv] I [ma] Y para este caso, se gracó respeto al tiempo las dos variables con bombillo como carga. Esta graca se observa en la gura 8. Figura 8: Tensión y Corriente respecto al tiempo con bombillo como carga. Se observa que la bombilla provoca que la descarga del acumulador sea más rápida que para el motor. Esto por la corriente nominal de ambos, que para la bombilla es más grande Preguntas ¾Para qué aplicación es útil el acumulador analizado? El acumulador es útil para sistemas fotovoltaicos, ya que permite entregar energía aún si la fuente solar, esto es en las noches. Escuela de Ingeniería Eléctrica 6 de 7 Universidad de Costa Rica

7 ¾Qué sucede con la tensión y la corriente cuando se conecta el motor? Para el motor, la corriente que consume este es constante a lo largo de la descarga, mientras que la tensión baja conforme el acumulador se descarga. ¾Qué sucede con la tensión y la corriente cuando se conecta la bombilla? Para la bombilla, ambas variables decrecen con el tiempo, esto porque una depende de la otra para este dispositivo Conclusiones En aplicaciones con ausencia de luz, el acumulador es vital para brindar un servicio continuo y able. La tensión y corriente pueden variar respecto al tipo de carga que se presenta al acumulador, mientras este se descarga. Escuela de Ingeniería Eléctrica 7 de 7 Universidad de Costa Rica

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