Trabajo de grado - Pregrado
Simulación del VO2 como material inteligente para resolver el problema de sombras en paneles solares
Fecha
2021Registro en:
instname:Universidad de los Andes
reponame:Repositorio Institucional Séneca
Autor
Vásquez Mosquera, Diego Felipe
Institución
Resumen
Los paneles solares son dispositivos que permite producir energía gracias a la incidencia de la luz solar. Asimismo, de forma natural son incorporados con un diodo bypass como dispositivo de protección ante la presencia de sombras. Sin embargo, los diodos bypass presentan múltiples problemas como la aparición de puntos calientes y problemas de cortocircuito - circuito abierto. Es así como en este proyecto se busca optimizar la potencia que un panel solar puede producir al verse afectado por una sombra, por lo que se recurre al uso del dióxido de vanadio (VO2) como material inteligente. El VO2 es un material que se destaca por sus características de baja conducción térmica puesto que tiene la capacidad de conducir corriente sin perder mucha energía en forma de calor. De esta manera, se diseña un circuito oscilador de relajación que incorpora a un comparador de voltaje como la representación circuital del VO2, permitiendo evidenciar la transición entre aislante a conductor (IMT) y de conductor a aislante (MIT). Luego, se incorpora al 2 dispositivos de VO2 a dos paneles solares conectados en serie como dispositivos protectores, en donde evidenciamos que de forma simulativa se comportan como scripts (no como diodos bypass), por lo que es necesario incorporar 2 pares de switches para conectar y desconectar tanto a los paneles solares como a los dispositivos de VO2 en base al funcionamiento del mismo VO2 y de la radiación solar. Solar panels are devices that allow to produce energy due to the incidence of sunlight. Likewise, they are naturally incorporated with a bypass diode as a protection device against the presence of shadows. However, bypass diodes present multiple problems such as hot spots and short circuit problems - open circuit. This is how this project seeks to optimize the power that a solar panel can produce when affected by a shadow, which is why vanadium dioxide (VO2) is used as an intelligent material. VO2 is a material that stands out for its low thermal conduction characteristics since it has the ability to conduct current without losing much energy in the form of heat. In this way, a relaxation oscillator circuit is designed that incorporates a voltage comparator such as the VO2 circuit representation, allowing to show the transition between insulator to metal (IMT) and from metal to insulator (MIT). Then, 2 VO2 devices are incorporated to two solar panels connected in series as protective devices, where it is evidenced that in a simulative way they behave as scripts (not as bypass diodes), so it is necessary to incorporate 2 pairs of switches to connect and disconnect both the solar panels and the VO2 devices based on the operation of the same VO2 and solar radiation.