Científicos de Argelia han propuesto un nuevo banco de pruebas de envejecimiento acelerado para módulos fotovoltaicos y han desarrollado una novedosa ley de aceleración para la degradación por erosión de la arena.
«A diferencia de los modelos existentes, nuestra investigación introduce una ley diseñada específicamente para la erosión de la arena, incorporando tanto la velocidad del viento como la densidad de la arena para una predicción más precisa de la vida útil en entornos desérticos», dijo el autor correspondiente, Abdelkader Elkharraz, a pv magazine. «Uno de los factores más perjudiciales para la fiabilidad de los módulos fotovoltaicos en entornos desérticos es la erosión de la arena. El bombardeo constante de partículas de arena, impulsado por fuertes vientos, puede causar la degradación mecánica y óptica de la superficie del módulo. Esta degradación se manifiesta de varias formas, como la abrasión de la capa de vidrio protectora, el rayado del revestimiento antirreflectante y la acumulación de polvo y residuos, todo lo cual contribuye a reducir la transmisión de la luz y la potencia total de salida».
El banco de pruebas personalizado que diseñó el equipo permite controlar los parámetros que influyen en la erosión de la arena. Incluye un mecanismo de alimentación de arena que regula su densidad, un ventilador de velocidad variable para controlar la velocidad del viento y un escenario giratorio que permite la exposición desde todos los lados. Se utiliza arena de la zona de desertización, caracterizada por granos más grandes y de forma irregular, lo que provoca una erosión más agresiva.
El equipo probó cuatro módulos fotovoltaicos de silicio monocristalino; dos de ellos eran módulos Dinel Solaire nuevos de 100 W, mientras que los otros dos eran Visel preutilizados de 80 W. En la condición de prueba 1, se chorrearon con una densidad de arena de 5,8 g/m3 y una velocidad de 12 m/s; mientras que en la condición de prueba 2, se fijó en 10,3 g/m3 y 15 m/s, respectivamente. Según el equipo, la condición 1 representaba un «entorno de aceleración duro», mientras que la condición 2 representaba «un entorno más acelerado y duro».
La nueva ley de aceleración, bautizada como Ley de Elkharraz-Boussaid en honor a sus creadores, tiene en cuenta la velocidad del viento y la densidad de la arena y, en última instancia, calcula el tiempo medio hasta el fallo (MTTF), que representa el tiempo medio hasta que falla un sistema en unas condiciones de funcionamiento específicas. Acoplado a un programa de análisis de datos basado en lógica difusa, el modelo puede hallar entonces el factor de aceleración (AF). El AF cuantifica la relación entre la tasa de degradación en condiciones de ensayo acelerado y en condiciones reales.
Los datos recogidos se correlacionaron con los datos eólicos reales de una planta solar de Adrar (Argelia). Este conjunto de datos se utilizó después para proyectar una vida útil realista de estos módulos en condiciones de funcionamiento típicas del desierto», explica el profesor Elkharraz.
«Nuestro modelo, junto con un programa de lógica difusa para el análisis de datos, estimó una vida útil significativamente mayor para los módulos VISEL (46,8 años) en comparación con los módulos DINEL (31,6 años) en la región de Adrar, Argelia. Las tasas de degradación anual más bajas (0,64% frente a 1,38% para VISEL y DINEL, respectivamente) coinciden con la bibliografía existente y subrayan el potencial del modelo para predecir con exactitud la vida útil de los módulos en regiones propensas a la arena».
Sus hallazgos se presentaron en «A novel acceleration law for sand erosion degradation of photovoltaic modules» (Una nueva ley de aceleración para la degradación por erosión de arena de módulos fotovoltaicos), publicado en Renewable Energy. Científicos de la Universidad Ahmed Draia de Adrar (Argelia), la Universidad Medea y el Centro de Desarrollo de Energías Renovables (CDER) han llevado a cabo la investigación.
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