Sistema autónomo fotovoltaico más almacenamiento para recargar vehículos eléctricos

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Un grupo de investigadores dirigido por el Instituto Nacional de Tecnología Sardar Vallabhbhai de la India ha diseñado un sistema autónomo de energía solar más almacenamiento para su uso en la recarga de vehículos de carretera impulsados por baterías.

“El sistema se basa en un algoritmo avanzado de control de la carga de la batería por corriente de impulso positivo (PPC)”, explicó a pv magazine Ashish K. Panchal, autor principal del estudio, quien añadió que se basa en el seguimiento del punto de máxima potencia fotovoltaica (MPPT) para prolongar la vida útil de la batería aprovechando al máximo la energía fotovoltaica.

El sistema propuesto utiliza dos paneles solares de 40 W, dos baterías de iones de litio de 12 Ah y dos convertidores Ćuk. Estos convertidores se utilizan habitualmente para transformar una tensión continua a la entrada en una tensión continua a la salida con polaridad invertida.

El grupo explicó que los convertidores Ćuk pueden garantizar la generación eficiente de energía a partir de paneles fotovoltaicos, especialmente cuando la tensión de entrada de los módulos varía mucho debido a las condiciones cambiantes de la luz solar. “Como los convertidores Ćuk tienen una alta ganancia de tensión, son excelentes para los sistemas fotovoltaicos que necesitan distintos niveles de tensión para diferentes cargas o para cargar baterías, gracias a su versatilidad”, explica. “Los convertidores Ćuk también producen una tensión de salida más suave al controlar eficazmente la corriente de rizado de salida”.

En la configuración del sistema propuesto, los convertidores Ćuk se acoplan a los paneles fotovoltaicos con los puertos de entrada, mientras que los puertos de salida se conectan a las baterías. El sistema también utiliza un sistema de control para integrar el MPPT con la carga de las baterías.

La técnica de control de carga PPC se utiliza para cargar la batería con los módulos solares. Funciona en tres modos: FV con un solo convertidor; FV con convertidores duales y funcionamiento en fase; y FV con convertidores duales y funcionamiento fuera de fase. “Debido a que ambos convertidores funcionan alternativamente cuando el sistema funciona fuera de fase, la energía fotovoltaica se aprovecha con mayor eficacia”, explican los científicos. “Sin embargo, cuando el sistema funciona en modo desfasado, ambos convertidores están inactivos al mismo tiempo, desperdiciando energía fotovoltaica”.

Su análisis demostró que el tercer modo puede alcanzar una tasa de utilización del 100% de los paneles fotovoltaicos, mientras que el valor porcentual de los otros dos modos es del 50%. También demostró que el funcionamiento PPC desfasado es la mejor opción para cargar la batería a mayor velocidad. El funcionamiento desfasado se ejecuta cuando una batería recibe toda la corriente fotovoltaica en un momento dado y otra batería recibe toda la corriente fotovoltaica en el momento siguiente.

“Hemos probado y validado con éxito el cargador propuesto mediante hardware experimental”, declaró Panchal.

Los académicos describieron el sistema en el estudio “A standalone photovoltaic energy storage application with positive pulse current battery charging” (Una aplicación independiente de almacenamiento de energía fotovoltaica con carga de batería con corriente de pulso positivo.), publicado en la revista Journal of Energy Storage.

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