Control de la degradación de los módulos fotovoltaicos

En un proyecto solar fotovoltaico (FV) Utility-Scale, el principal componente es el módulo FV y, dependiendo del tamaño y tipología de proyecto, el coste de los módulos representa entre el 30% y 40% de la inversión inicial. Dicho esto, para asegurar un retorno alto de la inversión (ROI) es crucial implementar un adecuado control de la degradación de los módulos que permita detectar un eventual rendimiento por debajo de lo esperado, así como vigilar el cumplimiento de los términos de garantía ofrecidos por el suministrador de módulos durante toda la vida útil del proyecto, generalmente 25/30 años.

Dicho control de degradación se lleva normalmente a cabo mediante la medida de Potencia Máxima de una muestra representativa de módulos en condiciones estándar de medida (STC, por sus siglas en inglés). Esta medida en STC es tradicionalmente llevada a cabo en laboratorios fijos, donde las condiciones de irradiancia, espectro y temperatura son controladas. Sin embargo, esto conlleva el transporte de módulos desde la planta hasta el laboratorio en cuestión, lo que provoca múltiples desventajas: riesgos de daños debido al transporte/manipulación de los módulos, pérdidas de producción por tiempos prolongados de desconexión, gestión de trámites aduaneros de importación/exportación de módulos, entre otras.

Por ello, la tendencia del mercado para la realización de estos controles de degradación ha sido la implementación de laboratorios móviles, como los desarrollados in house por Enertis como pionero en el mercado FV mundial y que lleva operando exitosamente desde hace varios años.

Figura 1. Laboratorio móvil de Enertis desarrollado in-house a principios del 2013.

Ahora bien, con los desarrollos de grandes proyectos FV en regiones como el Norte de África (Marruecos, Túnez, Egipto) y Medio Oriente (Arabia Saudita, Emiratos Árabes Unidos, Jordania), donde no es habitual encontrar laboratorios fotovoltaicos fijos ni tampoco es económicamente viable el envío de laboratorios móviles, nos preguntamos cómo llevar a cabo el control de degradación de módulos de manera precisa, rápida y económica. La respuesta es la Determinación de Potencia Máxima de módulos en STC mediante la correlación con módulos de referencia.

Para la medida de módulos a sol real con incertidumbre acotada, Enertis ha implementado un procedimiento que se basa en una metodología desarrollada originalmente por el Instituto de Energía Solar (IES) de la Universidad Politécnica de Madrid. El procedimiento requiere de la calibración de un módulo de referencia (RM, por las siglas en inglés de Reference Module), preferiblemente fabricado con el mismo Bill of Materials (BOM) que los módulos que van a ser medidos (DUT, por las siglas en inglés de Device Under Test). Este RM debe ser cuidadosamente calibrado en un laboratorio acreditado con incertidumbre expandida (k=2) de medida preferiblemente menor al 2%. Tanto el RM como el DUT deben medirse en campo de manera cuasi-simultánea y en las mismas condiciones de irradiancia, espectro y temperatura. Como el RM tiene la misma respuesta espectral y térmica que el DUT, una correlación entre sus medidas puede ser realizada para determinar la Potencia Máxima Equivalente de Laboratorio (por sus siglas en inglés, LEMP) del DUT.

Figura 2. Instalación del módulo de referencia (izquierda) y equipo portátil de medida (derecha)

Este procedimiento, que no requiere desinstalación de los módulos, es fácil de ejecutar y emplea equipos portátiles, ha sido implementado satisfactoriamente por Enertis en grandes plantas localizadas, por ejemplo, en Jordania, Chile, Italia y España. Su simplicidad ha permitido alcanzar ritmos de medida de hasta 100 módulos por hora, con incertidumbres expandidas de medidas siempre inferiores al 3,5%.

Finalmente, creemos que la apuesta por la innovación y el desarrollo tecnológico de la industria fotovoltaica es, en definitiva, una apuesta real y una palanca necesaria para garantizar el desarrollo y la consolidación del sector a nivel mundial. Por eso, estamos convencidos que en los próximos años se van a seguir desarrollando metodologías y equipos que permitan llevar a cabo controles precisos de los módulos fotovoltaicos.

Más detalles técnicos del procedimiento pueden ser consultados en el siguiente artículo científico:

1949. Pérez, J.A. Florez, M. Martínez, E. Alvarez, F. Domínguez, G. Castillo, A. Inza, H. Silva, R. Gómez, M. Fernández, V. Parra and A. Velasco. “Implementation of an accurate measurement procedure to determinate maximum power of modules at standard test conditions in the field through correlation with measurements carried out in laboratory”. 33^rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Amsterdam 2017 pp. 1945-1949.