Evaluación de la eficiencia energética de paneles solares operando In Situ

La presente investigación tuvo como objetivo evaluar la eficiencia energética de tres tecnologías diferentes de paneles fotovoltaicos operando In Situ; paneles de silicio monocristalinos, policristalinos y CIGS (Cobre, Indio, Galio y Selenio) de capa fina, considerando características propias de la ubicación del sistema, como son las variables meteorológicas de la ciudad de Barranquilla. Con la sanción de la Ley 1715 de 2014 y el gran potencial energético solar que existe en la Región Caribe Colombiana; se abre un nuevo contexto en el mercado de importación de tecnologías de energías limpias, concentrando estas importaciones en tecnologías fotovoltaicas. Las experiencias en terreno de caracterización de aplicaciones de este tipo de tecnología para el sector rural y urbano son limitadas y se hace necesario comenzar a analizar en detalle las variables que afectan su funcionamiento en estas condiciones. Para el desarrollo de esta investigación se implementó un sistema de monitoreo en tiempo real de datos meteorológicos, ambientales y energéticos, para determinar la correlación de las variables que caracterizan el comportamiento energético de las tecnologías fotovoltaicas seleccionadas, se realizó su caracterización, determinando su producción de energía para finalmente desarrollar comparaciones energéticas para cada tecnología estudiada.This research focused on the study of the real behavior of the energy efficiency of three different technologies of photovoltaic panels, Monocrystalline Silicon, Polycrystalline and Thin Layer CIGS, considering characteristics of the location of the system such as meteorological variables of Barranquilla. With the enactment of Law 1715 of 2014 and the great solar energy potential that exists in the Caribbean region (Corpoema, 2010), a new context is opened in the import market of clean energy technologies, concentrating these imports in photovoltaic technologies. Experiences in the field of characterization of applications of this type of technology for the rural and urban sectors are limited and it is necessary to begin to analyze in detail the variables that affect their operation under these conditions. For the development of the project, a real-time monitoring system of meteorological, environmental and energy data was implemented to determine the correlation of the variables that characterize the energy behavior of the selected photovoltaic technologies, their characterization was carried out, establishing energy production to finally develop energy comparisons for each technology studied.1. Resumen 11-- 2. Abstract 12-- 3. Introducción 13-- 4. Planteamiento del problema 15-- 5. Justificación 17-- 6. Objetivos 18-- 6.1 General 18-- 6.2 Específicos 18-- 7. Delimitación de la Investigación 19-- 8. Aspectos metodológicos 20-- 8.1 Emplazamiento de equipos 22-- 8.2 Técnicas de recolección de datos 23-- 8.3 Fases de la investigación 25-- 9. Capítulo 1: Estudio documental sobre la física de semiconductores en las tecnologías fotovoltaicas 31-- 9.1 Dopaje 34-- 9.2 Irradiancia y respuesta espectral 36-- 9.3Temperatura de Operación 37-- 9.3.1 Efectos de la Irradiancia y la temperatura en la eficiencia del panel solar 38-- 9.4 Tipos de Celdas 41-- 9.4.1 Celdas de primera generación 44-- 9.4.2Celdas de segunda generación. 46-- 9.4.3 Celda de tercera generación. 48--9.4.4 Celdas Multijuntura o en Tandem 50-- 10 Capítulo 2: Diseño del sistema de mediciones IN SITU 51-- 10.1 Generalidades del sistema de medición 51-- 10.2 Medición de la radiación solar y data logger 52-- 10.3 Estación meteorológica 54-- 10.4 Circuitos y sensores 54-- 10.4.1 Medición de tensión y corriente 54-- 10.4.2 Carga electrónica variable y Curva I-V 55-- 10.4.3 Temperatura de operación 58-- 10.4.4 Densidad de polvo 59-- 10.5 Trasmisión y procesamiento de datos 60-- 10.6 Diseño interfaz Gráfica 60—11 Capítulo 3: Análisis y evaluación de la eficiencia de los paneles fotovoltaicos 64-- 11.1 Datos meteorológicos recolectados 64-- 11.2 Datos recolectados de los paneles en circuito abierto 67-- 11.3 Eficiencia de los paneles Monocristalino, Policristalino y CIGS 74-- 11.4 Curvas I-V / P-V 76-- 11.5 Curvas I-V 81-- 12. Conclusiones 85-- 13 Referencias 87--Magíster en Eficiencia Energética y Energía RenovableMaestrí