Una aproximación para el cálculo de las curvas características I – V y P – V en arreglos BIPV

Resumen

Introducción: Este artículo presenta un procedimiento para estimar la radiación y el efecto de sombras en superficies verticales para soluciones fotovoltaicas integradas en edificios (BIPV) como fachadas. El procedimiento permite calcular un perfil de radiación que puede utilizarse para calcular las curvas I – V y P – V de un arreglo BIPV instalado en la superficie vertical y así obtener su potencia. Por otro lado, las curvas son útiles para implementar soluciones como estrategias de control MPPT.

Objetivo: El objetivo principal de este trabajo es obtener un procedimiento basado en relaciones matemáticas y geométricas para calcular la radiación y el efecto de las sombras en superficies verticales y obtener perfiles para analizar arreglos BIPV instalados en dichas superficies en términos de las curvas I – V y P – V.

 Metodología: El enfoque propuesto consta de tres etapas. La primera se centra en el estudio del comportamiento solar para calcular la información necesaria para estimar los componentes de radiación en superficies verticales. La segunda etapa se centra en el análisis del efecto de las sombras de los objetos cercanos a la superficie vertical utilizando la información relativa a la posición del sol; la información de la primera y la segunda etapa permite obtener el perfil de radiación para analizar un arreglo BIPV instalado en la superficie vertical. La tercera etapa se centra en el cálculo de las curvas I – V y P – V de un arreglo BIPV.

Resultados: Se desarrolló un método para el cálculo del comportamiento de la radiación y el análisis de sombras en superficies verticales, en el contexto de soluciones BIPV, con el fin de obtener las curvas I – V y P – V de un arreglo BIPV. La solución se implementó en Matlab®, pero puede extenderse a otras plataformas para un uso más generalizado.

Conclusiones: La solución propuesta permitió obtener las curvas I – V y P – V de un arreglo BIPV de estudio, basándose en el análisis de radiación y sombras de la superficie vertical. Los resultados se compararon con una simulación en el software BIMsolar. El porcentaje de área afectada por el sombreado calculado utilizando la solución propuesta difiere en un 1.9 % de los resultados de BIMsolar. El MAPE para los ángulos de altitud y azimut solar fue del 15,51 %, mientras que el MAPE para la radiación total estimada fue del 15,66 %. El procedimiento desarrollado puede servir de base para análisis posteriores que contribuyan al desarrollo de nuevas soluciones en sistemas fotovoltaicos.