29/03/2017 - Un sistema de control permite mantener el punto máximo de potencia de los paneles solares ante cambios de radiación o carga

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El Grupo de Control Avanzado del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la UPV/EHU desarrolla un sistema de control, con el fin de que los generadores fotovoltaicos trabajen siempre en su punto de máxima potencia, adaptándolo en función del nivel de radiación recibido por el sol así como de la carga conectada al sistema. Esto supone una mejora en la eficiencia de los generadores fotovoltaicos con respecto a los sistemas de control actuales, aunque también requiere la utilización de procesadores y elementos más potentes y, por tanto, más costosos.

Tras haber desarrollado diferentes algoritmos y sistemas de control y haberlos aplicado en campos tan diversos como la robótica, control de motores en máquinas eléctricas y en generadores eólicos, el Grupo de Control Avanzado de la UPV/EHU ha probado que uno de los métodos, un esquema de control deslizante, ofrece buenos resultados también para el control de generadores fotovoltaicos. "Se trata de un tipo de control innovador e inteligente, y robusto ante a las diferentes condiciones del entorno. Las pruebas, además, las hemos llevado a cabo con paneles fotovoltaicos comerciales, por lo que se podría aplicar directamente en el sector", explica Oscar Barambones, responsable de esta área de investigación dentro del grupo.

La principal ventaja que presenta el nuevo sistema de control frente a los sistemas de control que llevan instalados los generadores actuales es que "permite trabajar a los generadores en su punto de máxima potencia continuamente, en su punto de trabajo óptimo, y así aumenta su eficiencia. Los sistemas de control actuales suelen emplear  algoritmos del tipo perturbación/observación, los cuales hacen que el punto de trabajo del generador fotovoltaico esté oscilando continuamente, por lo que no trabaja exactamente en el punto de trabajo óptimo sino que está oscilando  en torno a este punto, lo cual hace disminuir su eficiencia", comenta Barambones.

El control deslizante es "apropiado", según Barambones, para sistemas que tienen incertidumbres, como los generadores fotovoltaicos: "no siempre hay la misma radiación, pueden pasar nubes, etc., o la carga que se conecta al generador también cambia. Este tipo de control, por sus características, es capaz de sobreponerse a esas incertidumbres, y adaptar el punto de trabajo del generador a las condiciones de cada momento, para que trabaje siempre en su punto óptimo".

La paradoja de las renovables

A pesar de que las pruebas las han llevado a cabo en paneles fotovoltaicos comerciales, y podría ser implementado y utilizado industrialmente sin ningún problema, Barambones reconoce que el sistema tiene ciertas características que "pueden frenar su transferencia al mercado". Entre otras, está el mayor coste que los controles actuales, dado que tienen "mayor coste  computacional, es decir, no se pueden implementar en los procesadores de bajo coste, y por ello hace falta procesadores con mayor capacidad de cálculo. Por lo que en muchos casos exigiría cambiar incluso el procesador. Faltaría realizar el cálculo de la diferencia de coste que exigiría y el porcentaje de eficiencia que se incrementaría al implementar estos nuevos esquemas de control".

Barambones desvela la paradoja que se da con las energías renovables en este sentido: "Puede suceder que no interese tener un generador fotovoltaico más eficiente, si, por ejemplo, el coste de cambiar el esquema de control de un sistema de generación fotovoltaico va a ser mayor que añadir paneles adicionales, ya que la energía solar está ahí, es gratuita. No es lo mismo aumentar la eficiencia en un generador diesel, por ejemplo, que te permite gastar menos combustible para generar la misma cantidad de electricidad, que aumentar la eficiencia de un generador fotovoltaico que lo que utiliza es radiación solar. Utilizas menos radiación solar, sí, pero eso no es un punto tan importante como en el caso de los combustibles fósiles".

Información complementaria

El presente trabajo de investigación ha sido fruto de una colaboración entre el Grupo de Control Avanzado de la Escuela Universitaria de Ingeniería de Vitoria-Gasteiz de la UPV/EHU y la Universidad de Gabes en Túnez, mediante la dirección por parte del Dr. Oscar Barambones de la tesis doctoral en régimen de cotutela de Maissa Farhat, profesora de la Universidad de Gabes.

Referencia bibliográfica

M. Farhat, O. Barambones, L. Sbita.. A New Maximum Power Point Method Based on a Sliding Mode Approach for Solar Energy Harvesting. Applied Energy, 185: 1185-1198 (2017). DOI: http://dx.doi.org/10.1016

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