Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics

Document: Memòria Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics Autor /Autora: Ricard Codina Perales Director/Directora - Codirector/Codirectora: Joan Ferran Salaet Pereira Titulació: MÀSTER UNIVERSITARI EN ENGINYERIA DE SISTEMES AUTOMÀTICS I ELECTRÒNICA Convocatòria: Pròrroga, any 2023 Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 1 Resum En aquest document queda recollida la memòria d'un treball final de màster amb l'objectiu de crear un traçador de corbes de Voltatge i Intensitat per a agrupacions de panells fotovoltaics. Per assolir aquest objectiu s'ha fet un estudi de la generació fotovoltaica i la funcionalitat de la corba VI, també així com diferents mètodes per a dur a terme la mesura. S'ha triat el mètode de la càrrega capacitiva per a aquesta funcionalitat. Un cop definit el mètode de mesura s'ha dissenyat el circuit juntament amb els components necessaris per a dur-lo a terme. Un cop ja definit el circuit i provat, s'ha passat al disseny de la PCB que reculli els diferents components mitjançant el programa CircuitMaker. Posteriorment, ja finalitzada la part física del projecte, s'ha programat mitjançant LabVIEW. El programa permet entendre el funcionament d'aquest i prendre les mesures corresponents alhora que controla els IGBTs que permeten el funcionament del traçador. Després d'haver dut a terme proves amb una agrupació de panells fotovoltaics ubicats a la part de dalt de l'ESEIAAT, s'ha aconseguit graficar la mesura I-V, així com trobar el punt de màxima potència en aquell instant de temps. Els resultats mostren un correcte funcionament del sistema de traçat de corbes I-V dissenyat per a agrupacions de panells fotovoltaics. El món està en constant canvi, i és per això que és important adaptar-se a allò que va variant. Avui en dia ens trobem davant d'un canvi energètic i hem de ser capaços d'aprofitar al màxim els recursos que tenim per tal de fer un món més sostenible, és per això que projectes i productes com aquest ajuden a avançar i a ser conscients del nostre entorn. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 2 Abstract This document collects the memory of a master's final work with the aim of creating a Voltage and Intensity curve plotter for groupings of photovoltaic panels. To achieve this objective, a study of photovoltaic generation and the functionality of the VI curve has been carried out, as well as different methods for carrying out the measurement. The capacitive load method has been chosen for this functionality. Once the method of measurement has been defined, the circuit has been designed along with the components needed to perform it. Once the circuit has been defined and tested, it has been moved to the design of the PCB that collects the various components through the CircuitMaker program. Subsequently, the physical part of the project has been scheduled via LabVIEW. The programme allows us to understand the operation of the programme and take the corresponding measures while controlling the IGBTs that allow the plotter to function. Having carried out tests with a grouping of photovoltaic panels located on the top of the ESIAAT, it has been possible to trace the I-V graph, as well as to find the point of maximum power at that time. The results show correct operation of the I-V curve plotting system designed for photovoltaic array groupings. The world is constantly changing, which is why it is important to adapt to what is changing. Today we are facing an energy change and we must be able to make the most of the resources we have in order to make the world more sustainable, which is why projects and products like this help to move forward and to be aware of our environment. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 3 Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 4 Índex RESUM ........................................................................................................................................................ 1 ABSTRACT ................................................................................................................................................... 2 ÍNDEX ......................................................................................................................................................... 4 ÍNDEX D’IL·LUSTRACIONS ............................................................................................................................ 5 ÍNDEX DE TAULES ........................................................................................................................................ 6 LLISTA D’ABREVIATURES/GLOSSARI ............................................................................................................. 7 1. INTRODUCCIÓ ......................................................................................................................................... 8 1.1 OBJECTE .............................................................................................................................................. 8 1.2 ABAST ................................................................................................................................................ 8 1.3 REQUERIMENTS .................................................................................................................................... 9 1.4 JUSTIFICACIÓ ........................................................................................................................................ 9 2 ANTECEDENTS I/O REVISIÓ DE L’ESTAT DE LA QÜESTIÓ ..................................................................... 10 2.1 PRINCIPI DE FUNCIONAMENT DEL CIRCUIT ................................................................................................ 10 2.2 PUNT DE TREBALL ................................................................................................................................ 12 3 METODOLOGIA ................................................................................................................................. 14 4 DISSENY DEL CIRCUIT ........................................................................................................................ 16 4.1 ALIMENTACIÓ COMPONENTS ................................................................................................................. 16 4.2 CIRCUIT D’ESCOMBRATGE DE TENSIÓ ....................................................................................................... 16 4.2.1 Sistema de càrrega .................................................................................................................... 17 4.2.1.1 Càrrega prèvia negativa .................................................................................................................... 17 4.2.2 Mesura de Voltatge ................................................................................................................... 18 4.2.3 Mesura de intensitat .................................................................................................................. 19 4.3 SOFTWARE DE CONTROL ELECTRÒNIC I MONITORITZACIÓ ............................................................................. 20 4.4 CIRCUIT DE DESCARREGA ...................................................................................................................... 21 4.5 CIRCUIT COMPLET ............................................................................................................................... 21 5 DISSENY DE LA PCB ........................................................................................................................... 23 6 PROGRAMA AMB LABVIEW .............................................................................................................. 26 6.1 SUB VI .............................................................................................................................................. 26 6.1.1 Mesura V i Mesura I ................................................................................................................... 27 Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 5 6.1.2 Loop Mesura .............................................................................................................................. 27 6.1.3 IGBTs .......................................................................................................................................... 28 6.2 GRAPHIC ........................................................................................................................................... 29 6.3 VALUES ............................................................................................................................................. 31 6.4 PARAMETERS ..................................................................................................................................... 32 6.5 TUTORIAL .......................................................................................................................................... 33 7 RESULTATS EXPERIMENTALS.............................................................................................................. 35 8 RESUM DEL PRESSUPOST I/O ESTUDI DE VIABILITAT ECONÒMICA .................................................... 36 9 ANÀLISI I VALORACIÓ DE LES IMPLICACIONS AMBIENTALS I SOCIALS ............................................... 37 10 CONCLUSIONS .................................................................................................................................. 38 10.1 LÍNIES FUTURES .................................................................................................................................. 38 11 REFERÈNCIES .................................................................................................................................... 40 Índex d’il·lustracions IL·LUSTRACIÓ 1 - ESQUEMA CÀRREGA CAPACITIVA ....................................................................................................... 10 IL·LUSTRACIÓ 2 - EVOLUCIÓ MESURA I-V ................................................................................................................... 10 IL·LUSTRACIÓ 3 - GRÀFICA REAL / IDEAL .................................................................................................................... 11 IL·LUSTRACIÓ 4 - EVOLUCIÓ IRRADIÀNCIA .................................................................................................................. 12 IL·LUSTRACIÓ 5 - EVOLUCIÓ TEMPERATURA ................................................................................................................ 12 IL·LUSTRACIÓ 6 - GRÀFICA PMP .............................................................................................................................. 12 IL·LUSTRACIÓ 7 - DIAGRAMA DE FLUX CIRCUIT ............................................................................................................ 16 IL·LUSTRACIÓ 8 - SISTEMA CÀRREGA ......................................................................................................................... 18 IL·LUSTRACIÓ 9 - ESQUEMA MESURA VOLTATGE .......................................................................................................... 18 IL·LUSTRACIÓ 10 - ESQUEMA MESURA INTENSITAT....................................................................................................... 19 IL·LUSTRACIÓ 11 - ESQUEMA CONTROL IGBT............................................................................................................. 20 IL·LUSTRACIÓ 12 - ESQUEMA DESCÀRREGA ................................................................................................................ 21 IL·LUSTRACIÓ 13 - ESQUEMA GENERAL ..................................................................................................................... 22 IL·LUSTRACIÓ 14 - PCB SENSE MALLA ....................................................................................................................... 24 IL·LUSTRACIÓ 15 - PCB CAPA SUPERIOR .................................................................................................................... 25 IL·LUSTRACIÓ 16 - PCB CARA INFERIOR .................................................................................................................... 25 IL·LUSTRACIÓ 17 - LABVIEW HOME ........................................................................................................................ 26 IL·LUSTRACIÓ 18 - V MESURA ................................................................................................................................. 27 IL·LUSTRACIÓ 19 - VI LOOP .................................................................................................................................... 28 Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 6 IL·LUSTRACIÓ 20 - VI IGBTS ................................................................................................................................... 28 IL·LUSTRACIÓ 21 - LABVIEW GRAPHIC ..................................................................................................................... 29 IL·LUSTRACIÓ 22 - LABVIEW START ......................................................................................................................... 30 IL·LUSTRACIÓ 23 - LABVIEW SETUP ........................................................................................................................ 30 IL·LUSTRACIÓ 24 - LABVIEW VALUES ....................................................................................................................... 31 IL·LUSTRACIÓ 25 - ACTUALITZACIÓ PMP................................................................................................................... 31 IL·LUSTRACIÓ 26 - LABVIEW PARAMETERS ............................................................................................................... 32 IL·LUSTRACIÓ 27 - VI DEFAULT PARAMETERS ............................................................................................................. 32 IL·LUSTRACIÓ 28 - LABVIEW TUTORIAL .................................................................................................................... 33 IL·LUSTRACIÓ 29 - MESURA LABORATORI................................................................................................................... 35 Índex de taules TAULA 1 - PINOUT IGBT ........................................................................................................................................ 29 TAULA 2 - PRESSUPOST ......................................................................................................................................... 36 Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 7 Llista d’abreviatures/Glossari Driver Component encarregat de controlar un IGBT FV Fotovoltaiques Header Capçal que serveix per connectar cables a un circuit imprès IGBT Insulated Gate Bipolar Transistors / Transistor Bipolar de Porta Aïllada PCB Printed Circuit Board / Placa de circuit imprès PMP Punt de Màxima Potencia THT Through-Hole Technology o Tecnologia d’orificis passants VI Fitxer de LabView (Virtual Instrument) Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 14 3 Metodologia Per dur a terme aquest projecte, s'ha definit inicialment l'abast del projecte per a definir els punts i remarcar les fites a complir. Tal com s'ha descrit anteriorment l'objectiu del projecte és la implementació d'un traçador de corbes I-V per a agrupacions de panells fotovoltaics. Serà necessari un circuit que permeti fer la mesura i un software encarregat de controlar el circuit i generar la corba. Inicialment, s'han estudiat les diferents opcions possibles per a dur a terme l'escombratge de tensions per a fer les mesures per generar les corbes. Existeixen diferents mètodes de mesura, com poden ser el mètode de resistència variable, de carrega electrònica, d’amplificador de potencia i de carrega capacitiva. Dels diferents mètodes s'ha optat per la càrrega capacitiva. La càrrega capacitiva és el mètode més comú utilitzat pels equips comercials per mesurar la corba I-V dels dispositius fotovoltaics i el seu funcionament està dintre del rang de valors que treballarem. L'altre part important a definir és quin programari i llenguatge fer servir per al programa de control i monitoratge. Les principals opcions eren LabVIEW o Python, i s'ha optat per LabVIEW. LabVIEW és un programari usat per al desenvolupament de sistemes de prova, mesura i control. Combina la flexibilitat d'un llenguatge de programació amb les capacitats de visualització d'un entorn gràfic, usat per controlar maquinari, analitzar dades i representar visualment els resultats a través d'una interfície d'usuari intuïtiva. Es farà inicialment una prova del correcte funcionament del circuit de càrrega capacitiva, per, un cop validat el seu funcionament dissenyar una PCB. La PCB serà dissenyada en CircuitMaker, un software gratuït de l'empresa Altium. La PCB ens permetrà treballar còmodament amb els diferents valors de tensió requerits pels diferents components del circuit. Un factor important necessari pel circuit és que ha de permetre l'aïllament dels diferents subcircuits que el formen, per tal d'evitar curtcircuits i que pugui arribar grans nivells de voltatge i intensitat a components no desitjats així com a l'ordinador. Amb aquest objectiu s'instal·laran optoacobladors i hi haurà un aïllament dels circuits a la PCB. Un cop dissenyada i fabricada la PCB es soldaran i es comprovarà el correcte funcionament. A l'estar la verificació feta es connectarà al circuit i es procedirà amb la part final d'experimentació. A la part d'experimentació es farà el muntatge final i posarà en marxa el sistema. Amb tot en marxa es farà una última verificació del correcte funcionament i un Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 15 anàlisi dels resultats obtinguts. En els punts 4, 5 i 6 està explicat en detall cadascuna de les parts comentades anteriorment. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 16 4 Disseny del circuit 4.1 Alimentació components El circuit permet l’alimentació interna de components a +5V, -12V, +12V. Per obtenir 12 volts simètrics en continua s’utilitza un transformador DC/DC de la marca TRACO Power, el TMA 1212D. La alimentació està aïllada per protegir els components. El TRACO esta alimentat per una font de tensió per tal d’aïllar el circuit i les masses. 4.2 Circuit d’escombratge de tensió Per a poder mesurar els diferents valors que pren el voltatge i la intensitat en els punts de treball d’un panell fotovoltaic es necessari un circuit que permet mirar que succeeix en cadascun dels diferents punts. Una de les maneres de poder-ho fer es mitjançant la càrrega de condensadors. D’aquesta manera, tot i mantenir els panells un voltatge constant que generen, es possible anar mesurant la diferencia de potencial. El circuit té el següent diagrama de flux: Il·lustració 7 - Diagrama de flux circuit Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 17 Primerament es connecta el circuit de descarrega per assegurar que es comença amb els valors inicials neutres i així evitar connectar posteriorment la bateria amb els condensadors encara amb una carregà elevada degut a un malfuncionament en un ús anterior. Aquest sistema està controlat mitjançant l’IGBT3. Tot seguit es tanca el circuit de càrrega prèvia negativa mitjançant l’IGBT4. L’IGBT4 connecta una pila al condensador de forma inversa. Un cop carregat es fa una mesura inicial del circuit per obtenir els valors en curtcircuit dels panells. El següent pas es l’activació de l’IGBT2, que es l’encarregat de donar pas al condensador. A partir de que l’IGBT2 condueix s’entra en un bucle que es l’encarregat de fer les mesures. Aquest esta conformat de 4 passos, sent aquests en ordre: la lectura del voltatge, activació de l’IGBT1 per a curtcircuitar, lectura de la intensitat i desactivació de l’IGBT1. Quan arribem al punt de circuit obert finalitza el bucle de mesura i es desactiva l’IGBT2, aïllant el condensador. Finalment s’activa l’IGBT3 per a la descarrega del condensador i assegurar tornar a les posicions inicials. 4.2.1 Sistema de càrrega L’IGBT2 (Q3) connecta el condensador i la resistència al conjunt FV. El condensador es un condensador electrolític de 200 V / 4700 µF connectat als punts Cin i Cout mitjançant un header i la R10 es una resistència de 47 kΩ de 9 W. El díode D3 evita que entri corrent per la branca inferior. 4.2.1.1 Càrrega prèvia negativa Per a poder fer una millor mesura del circuit el punt de partida serà una petita carrega negativa als condensadors. Així es pot fer una mesura completa del recorregut del sistema. Primerament es necessari que la resta d’IGBT es trobin tancats. Al conduir l’IGBT4 introdueix una petita carrega negativa al condensador a traves d’una bateria externa de petit voltatge. Davant de la possibilitat de que el carregador es trobi encara carregat quan s’activi el sistema de càrrega prèvia negativa s’ha afegit un fusible de 1 A. El sistema inclou també una resistència de 100 Ω. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 18 Il·lustració 8 - Sistema càrrega 4.2.2 Mesura de Voltatge Il·lustració 9 - Esquema mesura Voltatge El circuit de mesura de voltatge s’ha intentat simplificar el màxim possible, evitant l’ús d’amplificadors operacionals i agafant resistències de baixa tolerància per a obtenir mesures exactes. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 19 Per el divisor de tensions de mesura del voltatge es fa un per a passar dels 300V d’entrada als +-10 de rang de mesura. 𝑉 =𝐹𝑉∗(𝑅3+𝑉𝑅1) 𝑅1+𝑅2+𝑅3+𝑉𝑅1 𝑉 𝐹𝑉 =(𝑅3+𝑉𝑅1) 𝑅1+𝑅2+𝑅3+𝑉𝑅1 10 𝑉 300 𝑉=20 𝑘Ω 330 𝑘Ω + 270 𝑘Ω + 20 𝑘Ω Finalment s’ha afegit un condensador de 2,2 µF per filtrar possible soroll de la mesura. 4.2.3 Mesura de intensitat Per a la mesura de la intensitat es curtcircuita mitjançant l’IGBT1 per fer passar tot el corrent per la RS i amb la caiguda de tensió mitjançant un OPAMP s’eleva dins del rang de mesura +-10V. L’OPAMP s’alimenta a 12 V simètrics obtinguts des del TRACO. Aquesta alimentació permet la mesura dels diferents valors dintre del rang del projecte sense risc de saturació. De la PCB es connecta una resistència shunt pel header anomenat RS_header mitjançant cable de coure de 4mm. Per a la caiguda de tensió de la resistència entren per el header J2. La resistència shunt esta formada per dues resistències en sèrie de 1,25mΩ cadascuna, equivalent així a 2,5mΩ. Il·lustració 10 - Esquema mesura intensitat Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 20 Si R4 = R5 i R6 = R7, obtenim la següent equació 𝑉 =𝑅7 𝑅5∗(𝑉−𝑉)=𝑅7 𝑅5∗𝑉_max−−> 𝑉 𝑉 =𝑅7 𝑅5 Calculem Vmax amb el valor de resistència RS i la intensitat màxima contemplada en aquest projecte. 𝑉 =2,5 𝑚Ω ∗ 30𝐴=0,075 𝑚𝑉 𝑉 =10 𝑉 Cal tenir en compte que la mesura de la intensitat no es del tot certa ja que el díode D1 te una caiguda de tensió, tot i que a nivell pràctic es despreciable amb els valors que es treballen. 4.3 Software de control electrònic i monitorització Cada IGBT te connectat un circuit que permet passar de la senyal digital de la targeta d’adquisició de dades al seu control. Il·lustració 11 - Esquema control IGBT La senyal entra al circuit directe al optoacoblador 6N137, que servirà per aïllar el circuit de potencia de la targeta d’adquisicions. Es important que davant de qualsevol inconvenient que pugui sorgir l’ordinador i la targeta d’adquisicions no resultin malmeses. Aquest optoacoblador inverteix la senyal, comportament a tenir en compte per a la programació en LabVIEW de les senyals d’activació. Aquest esta alimentat a +5 V. La seva sortida esta connectada a la entrada del driver TC4426 amb un pull-up. El pull-up consta d’una resistència de 390Ω i un condensador de 1µF. El driver esta alimentat a +12 V i es connecta al IGBT en qüestió. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 21 4.4 Circuit de descarrega L’IGBT3 (Q2) s’encarrega de controlar el circuit de descarrega. Aquesta part del circuit consta d’un fusible que protegirà els components davant de qualsevol sobrepic d’intensitat que resultes perillós i de la descarrega directa del panell a traves de la R8. Es un fusible de 2 A. A continuació trobem la R8, que es una resistència de potencia encarregada de dissipar la carrega del condensador. Finalment trobem un díode (D2) que evita la descarrega directa del condensador. Il·lustració 12 - Esquema descàrrega 4.5 Circuit complet A la Il·lustració 13 podem, observar l’esquema complet del nostre circuit. Es mostren també els diferents headers que permeten les entrades i sortides de cables de la PCB. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 22 Il·lustració 13 - Esquema general Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 23 5 Disseny de la PCB Un cop dissenyat el circuit i havent fet una primera prova de mesura des d’una font de tensió del laboratori es passa el disseny a un disseny de PCB mitjançant CircuitMaker. CircuitMaker és un eina de disseny d'esquemàtics i PCB de codi obert de la empresa Altium que comparteix moltes funcionalitats amb la versió pagant. Primerament s’ha calculat la amplada requerida per les pistes de coure, ja que marcaran l’espai necessari per a cadascuna i, per tant, la disposició dels diferents components. Per a calcular-la s’ha obtingut primerament l’àrea mitjançant la formula: 𝐴=󰇧𝐼 𝑘∗𝑇  󰇨  Per les capes externes els valors son: - k = 0,024 - b = 0,44 - c = 0,725 A partir de l’àrea obtenim l’amplada (en mm) 𝑊= 𝐴 𝑡∗1,378 Dades habituals: - t = 0.318326823 mil·límetres quadrats - Temperatura ambient = 25 ºC - Augment de temperatura (Trise) = 10 ºC La amplada de les pistes del circuit de potencia s’ha establert de 5,288 mm. L’amplada de les pistes de senyals s’ha establert de 0,3 mm . En el moment de triar aquest valor s’han tingut en compte les limitacions de la fresadora a l’hora de marcar els circuits de la PCB. També s’ha deixat de separació entre pistes un mínim de 0,3 mm per seguretat. S’ha decidit seguir la estructura THT en tots els components de la PCB. Gran part dels components estan en encapsulat DIP8 i TO-247-3. La ubicació dels components ha estat Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 30 Al polsar el botó de Start s’entra a una seqüencia - Activació del IGBT2 - Bucle de mesura o Reinici inicial de la gràfica o VI de LoopMesura o Conversió a format graficable o Representació gràfica de la mesura o Actualització del PMP o Comprovació de finalització del bucle - Desactivació IGBT2 - Preparar variable reinici gràfica Il·lustració 22 - LabVIEW Start Quan es pressiona el botó de SetUp s’activa una seqüencia per activar el circuit de descarrega mitjançant l’IGBT3. Amb un Wait es manté en espera per posteriorment desactivar l’IGBT3. Un cop buit es fa el mateix procés per carregar negativament amb l’IGBT4. Es reinicien els valors del PMP. Il·lustració 23 - LabVIEW SetUp Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 31 6.3 Values La pestanya de “Values” mostra en cada moment els valors de voltatge i intensitat que es mesuren. També, un cop acabada la mesura, mostra el PMP. Aquests valors s’han obtingut en els apartats anteriors, aquesta pestanya el seu funcionament principal es el de veure numèricament quin es el punt del PMP i per veure el valor de la mesura en temps real amb l’objectiu de comprovar un correcte funcionament. Il·lustració 24 - LabVIEW Values Il·lustració 25 - Actualització PMP Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 32 6.4 Parameters En aquesta pestanya es pot modificar el temps entre mesura i mesura del sistema. Permet la modificació manual així com incorpora un botó per a deixar la freqüència amb un valor per defecte. Il·lustració 26 - LabVIEW Parameters Il·lustració 27 - VI Default Parameters Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 33 6.5 Tutorial L’apartat de Tutorial, juntament amb aquesta memòria serveix de guia per a poder fer funcionar el programa i prendre mesures amb facilitat. El programa en LabVIEW està en format executable, de forma que funciona com un programa qualsevol alliberant així a l’usuari de cap necessitat de coneixement de LabVIEW. Dintre de l’apartat de Tutorial trobem dues pestanyes mes, Connect i Measure, Il·lustració 28 - LabVIEW Tutorial A l’apartat de Connect trobem una llista que indica l’ordre de connexió de les parts del circuit, mostrant també els pins a connectar. Es important seguir l’ordre de connexió ja que per causa del optoacoblador que inverteix la senyal si es connectes primer la font d’alimentació i després la agrupació de panells FV per connectar finalment la targeta d’adquisició de dades, com aquesta encara no estaria connectada es trobarien tots els IGBTs conduint i saltarien els fusibles. Finalment l’apartat de Measure trobem una explicació de com realitzar la mesura. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 34 El programa s’ha fet de forma segura i amb mètodes de protecció per a evitar el màxim d’errors des del desconeixement. Existeixen diverses variables internes i processos que asseguren el compliment d’unes condicions per a la seva execució per tal d’evitar funcionaments erronis. Un exemple seria un primer SetUp inicial sense necessitat que la faci l’usuari o l’impossibilitat de fer canvis de funcionament sense que el comportament actual hagi finalitzat exitosament. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 35 7 Resultats experimentals Per motius de temps no s’ha pogut fer el muntatge definitiu del projecte ja que els temps d’entrega d’algun dels productes ha estat mes llarg del planificat inicialment. S’ha pogut fer una prova del comportament del circuit i del funcionament d’adquisició de dades i activació dels IGBTs. A la Il·lustració 29 és pot observar una mesura feta al laboratori per a la comprovació de la correcta lectura tant de la intensitat com del voltatge. Il·lustració 29 - Mesura laboratori Mes resultats seran presentats posteriorment a la entrega d’aquesta memòria. Demano disculpes per no disposar del projecte final. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 36 8 Resum del pressupost i/o estudi de viabilitat econòmica Taula 2 - Pressupost Concepte Preu Components 178,60 € PCB 55,00 € Enginyeria 13.500,00 € Total 13.733,60 € Al document de pressupost es troba aquesta taula desglossada en cadascuna de les parts. En resum, aquest projecte es pressuposta en 13.733,60 €.Un cop fet l’estudi es pot assumir que el preu de producció es de 233,60€ per unitat, que es el cost dels components i de la PCB. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 37 9 Anàlisi i valoració de les implicacions ambientals i socials L'energia solar és una font d'energia renovable que s'obté mitjançant l'aprofitament de la radiació solar. L'ús d'aquesta forma d'energia té nombroses implicacions positives tant a nivell ambiental com social. Des d'un punt de vista ambiental, l'energia solar és una opció molt més neta i sostenible que les fonts d'energia convencionals, com els combustibles fòssils. L'ús de l'energia solar redueix significativament les emissions de gasos d'efecte hivernacle, com el diòxid de carboni, que contribueixen al canvi climàtic. A més, l'energia solar no produeix residus contaminants ni contaminants atmosfèrics com la cinaga o els òxids de nitrogen. Aprofitar al màxim l'energia solar també té un impacte positiu en el desenvolupament social. En primer lloc, la generació d'energia solar crea oportunitats de treball en el sector de les energies renovables. L'expansió de la indústria solar implica la necessitat de professionals qualificats en àrees com la instal·lació, el manteniment i la gestió dels sistemes solars. Això pot ajudar a reduir l'atur i a impulsar l'economia local. A més, l'energia solar és una solució viable per a les comunitats rurals i aïllades que no tenen accés a la xarxa elèctrica convencional. L'ús de sistemes solars permet a aquestes comunitats obtenir electricitat de manera sostenible i autònoma, millorant la seva qualitat de vida i obrint noves oportunitats per al desenvolupament econòmic i social. L'aprofitament de l'energia solar també pot contribuir a la reducció de la dependència energètica d'un país respecte a les importacions d'energia. La producció d'energia solar és descentralitzada, ja que es pot generar en qualsevol lloc amb accés a la radiació solar. Això redueix la necessitat d'importar energia de països estrangers i promou la independència energètica. En resum, l'aprofitament al màxim de l'energia solar té implicacions ambientals i socials molt positives. No només contribueix a reduir l'impacte ambiental i les emissions de gasos d'efecte hivernacle, sinó que també crea oportunitats de treball, millora la qualitat de vida de les comunitats i promou la independència energètica. És una opció clau per a un futur sostenible i net. Es per tots aquests motius que projectes com aquest apropen cada cop més la societat i el planeta a un estat de sostenibilitat. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 38 10 Conclusions En conclusió, el traçador de corbes I-V desenvolupat i executat reeixidament en aquest treball demostra la seva importància i utilitat en el camp de l'enginyeria elèctrica i les energies renovables. El traçador de corbes I-V és una eina crucial per a obtenir informació detallada sobre les característiques elèctriques dels dispositius, especialment aquells que operen amb energia solar. Aquest sistema permet el mesurament precís del corrent (I) i el voltatge (V) en diferents nivells de càrrega, generant així una corba I-V que mostra la relació entre aquestes dues magnituds. La importància de comptar amb un traçador de corbes I-V es relaciona amb la seva capacitat d'avaluar i analitzar l'acompliment de dispositius solars, com a panells fotovoltaics i bateries solars. En obtenir les corbes I-V, és possible determinar l'eficiència, el rendiment i la qualitat dels dispositius, així com identificar possibles problemes o fallades en el seu funcionament. A més, el traçador de corbes I-V permet prendre decisions informades en termes de disseny, fabricació i instal·lació de sistemes solars, ja que proporciona dades precises sobre la generació d'energia i la capacitat d'emmagatzematge. Aquesta informació és fonamental per a optimitzar l'eficiència energètica i maximitzar l'aprofitament de recursos renovables. En resum, el desenvolupament reeixit d'un traçador de corbes I-V demostra la seva importància i utilitat en el camp de l'enginyeria elèctrica i les energies renovables. Aquesta eina proporciona informació valuosa per a avaluar, analitzar i prendre decisions informades sobre dispositius solars, contribuint així a l'eficiència energètica i a l'ús sostenible de fonts d'energia netes. 10.1 Línies futures Algunes possibles funcionalitats que es podrien afegir a un traçador de corbes I-V per a panells fotovoltaics serien les següents: - Mode d'escaneig automàtic: permetria al traçador realitzar automàticament un recorregut a través de diferents punts de corrent i tensió per generar una gràfica completa de tota la corba I-V del panell. Projecte d'implementació d'un traçador de corbes i-v per a agrupacions de panells fotovoltaics 39 - Emmagatzematge de dades: possibilitat de guardar les dades dels punts de comprovació realitzats per a poder comparar-les i analitzar-les posteriorment. - Capacitat de connectivitat: possibilitat d'establir un connexió amb un ordinador o un dispositiu mòbil per transferir les dades al dispositiu i realitzar un anàlisi més detallat o generar informes. - Anàlisi de rendiment: càlcul automàtic de paràmetres de rendiment com ara eficiència. - Caracterització de panells solars: possibilitat de realitzar diferents proves i mesuraments per determinar les característiques elèctriques dels panells, com ara la corba de saturació o la dependència de la temperatura. - Sincronització amb altres equips: capacitat de connectar-se i sincronitzar-se amb altres equips o dispositius complementaris, com ara analitzadors de xarxes o programadors de sistemes fotovoltaics, per a una major integració i flexibilitat. - Actualitzacions de programari: possibilitat d'actualitzar el programari del traçador per a afegir noves funcionalitats, millorar el rendiment o solucionar possibles errors o vulnerabilitats de seguretat.