Con el fin de estudiar y verificar la generación de energía y el rendimiento de la temperatura de funcionamiento de diferentes tipos de módulos, JA Solar y TÜV NORD pusieron en marcha una prueba de rendimiento energético de un año (febrero de 2021-febrero de 2022) en la Base Experimental Fotovoltaica Nacional CPVT de Yinchuan.

Estando ya disponibles los datos de medio año, a continuación se analizan los datos relevantes.

Información del proyecto

El proyecto de prueba de campo se encuentra en Yinchuan, que es típico de un clima continental templado con un entorno árido, con un promedio de horas pico anuales de 1650kWh/m2 (nivel horizontal), una duración media anual de sol de 2800 – 3000 horas y una temperatura media anual de 8,5 ℃. Yinchuan es una de las regiones de China con mayor irradiación solar y un espectro solar muy cercano a la norma AM1.5. El proyecto de prueba de campo se muestra en la figura 1.

La planta de pruebas de campo está equipada con un conjunto de módulos monofaciales DeepBlue 3.0 (oblea de silicio de 182 mm) y un conjunto de módulos monofaciales con corriente supergrande (cortocircuito del módulo >18A), con una potencia instalada de aproximadamente 7kW (medida por el laboratorio de pruebas de campo) para cada conjunto y un inversor de 20kW para ambos conjuntos (que consiste en una entrada MPPT de dos vías, una vía para cada conjunto, con una corriente de entrada máxima de 25A).

Para la instalación de los módulos se adopta una estructura de soporte fija (con un ángulo de inclinación fijo de 40°), a aproximadamente 1 metro del suelo. Además del sistema de control ambiental, el proyecto está equipado con un medidor de irradiación de doble cara, un medidor de CC de alta precisión y un sensor de temperatura.

Para eliminar el efecto de los inversores en el rendimiento de generación de energía de los diferentes módulos, sólo se utilizan para el análisis los datos del medidor de CC.

Comparación del rendimiento de generación de energía

En la figura 2 se muestra el rendimiento energético de los módulos JA Solar 182 y de los módulos de corriente supergrande entre febrero de 2021 y agosto de 2021. El rendimiento energético medio diario de estos dos tipos de módulos es de 4,88 kWh/kW y 4,79 kWh/kW respectivamente, y los módulos 182 superan a los módulos de corriente supergrande en aproximadamente un 1,9%.

También se observa que cuando aumenta la intensidad de la irradiación (tiempo soleado, especialmente de mayo a julio), el rendimiento energético de los módulos de 182 es un 2,5% mayor o más que el de los de corriente supergrande.

La capacidad de generación de energía de los módulos fotovoltaicos varía con el coeficiente de temperatura de degradación de la potencia, la temperatura de trabajo y el rendimiento de generación de energía a un nivel de irradiación bajo.

Aunque ambos tipos de módulos se basan en células solares mono PERC de tipo p de medio corte, cada uno de ellos tiene una corriente de funcionamiento diferente según la diferencia de tamaño de las obleas.

El módulo supergrande emplea un diseño de 12BB, mientras que el módulo JA Solar 182 utiliza un diseño optimizado de 11BB. En teoría, como la pérdida de resistencia interna de los módulos 182 es relativamente menor, las diferencias en el rendimiento de generación de energía de los dos tipos de módulos se deben a la diferencia en la pérdida de resistencia interna y su consiguiente diferencia en la temperatura de funcionamiento.

Para verificar y analizar más a fondo las diferencias de temperatura de funcionamiento de los módulos causadas por las diferentes corrientes de funcionamiento, extrajimos los datos de la temperatura de funcionamiento y la intensidad de radiación correspondiente de los dos tipos de módulos en tiempo soleado y de alta irradiación.

De acuerdo con los datos mostrados en la figura 3, es evidente que la temperatura media de funcionamiento del módulo 182 es 1,7 ℃ inferior a la del módulo de corriente supergrande, siendo la diferencia máxima de temperatura de 4℃-5℃.

Cuando la intensidad de la radiación se reduce, tanto la corriente como la temperatura de funcionamiento de los módulos se reducen en consecuencia, lo que resulta en una menor diferencia de temperatura de funcionamiento de los módulos con diferentes niveles de corriente.

Por lo tanto, la diferencia en la temperatura de funcionamiento proviene principalmente de la intensidad de la radiación.

Esto demuestra que la ventaja de los módulos 182 en la generación de energía de mayo a julio se debe a la creciente diferencia de temperatura de funcionamiento entre los dos tipos de módulos.

Según el análisis teórico, una corriente de funcionamiento excesiva de un módulo provocará un aumento significativo de la pérdida de calor en el contacto metálico superficial de la célula, la zona de soldadura y la barra colectora, y el aumento de la pérdida de calor provocará un incremento de la temperatura de funcionamiento, lo que también se ha verificado en análisis anteriores basados en los datos de temperatura de funcionamiento de los módulos medios y completos.