Investigadores de la Universidad Politécnica Peter the Great de San Petersburgo (SPBSTU) han desarrollado una nueva tecnología que resuelve los problemas ocasionados por el envejecimiento no uniforme de las células fotovoltaicas. El equipo de científicos propone un método de optimización topológica de los colectores de corriente (Topología CCO, current collector optimizer topology) que aumenta el rendimiento de la instalación y extiende su ciclo de vida sin necesidad de reemplazar las piezas obsoletas por otras nuevas.
El uso de paneles solares en el proceso de generación de energía está asociado con una serie de dificultades. La batería solar no está protegida contra el polvo, la humedad ni los cambios significativos de temperatura. Además, existe una falta de uniformidad en la exposición al sol (oscurecimiento parcial) de las placas debido a la capa de nubes y la corrosión, lo que afecta tanto a la vida útil de los paneles como a la eficiencia de la transferencia de energía de toda la estación y de cada placa.
Estos factores, así como los reemplazos parciales de placas obsoletas o parcialmente dañadas, conducen al hecho de que las características eléctricas de los módulos fotovoltaicos en una instalación pueden variar significativamente. Además, en casos de oscurecimiento parcial causado por la nubosidad, el cambio en las características puede producirse con bastante rapidez.
Topología basada en circuitos
El nuevo enfoque de los investigadores de San Petesburgo propone una topología basada en circuitos conocida como Current Collector Optimizer (CCO) topology.
Esta tecnología permite que la planta solar genere la máxima potencia posible, independientemente de los cambios que se produzcan en las características de los paneles o la exposición al sol, según explica el primer autor del artículo, Ahmed Refaat, un estudiante graduado en la Escuela Superior de Energía de Alto Voltaje SPbPU.
La sustitución parcial de módulos obsoletos por módulos nuevos, con los esquemas utilizados actualmente para sumar el poder de los paneles, no es rentable, tal y como indica Nikolai Korovkin, profesor de la Escuela Superior de Energía de Alto Voltaje SPbPU. Incluso los módulos fotovoltaicos de la misma marca y especificaciones generalmente no son idénticos, debido a defectos de fabricación en el material, que también conducen a pérdidas de energía.
Mayor rendimiento
Los resultados de la simulación muestran que cuando se utiliza el sistema topológico, aumenta significativamente la potencia máxima de salida de la matriz fotoeléctrica en aquellos paneles solares que no han envejecido de manera uniforme.
Con esta técnica, el porcentaje de ahorro de energía antes de la reorganización de los paneles fotovoltaicos antiguos es del 16,82% y después aumenta al 21,86%. Por su parte, el porcentaje de potencia máxima generada después de reorganizar los paneles fotovoltaicos es del 99,89% en comparación con el 78,03% en condiciones habituales.
En el futuro, está previsto probar el nuevo método de manera experimental en empresas que realizan la producción de paneles solares en Egipto.