• Título:  APORTACIONES A LA INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA EN LA OPTIMIZACIÓN DE SISTEMAS BASADOS EN ENERGÍA SOLAR
• Autor:  MARTÍNEZ BOHORQUEZ, MIGUEL ÁNGEL
• Universidad:  Universidad de Huelva
• Departamento:  INGENIERIA DE CONTROL, ELECTRONICA E INFORMATICA
• Fecha de Lectura:  16/12/2009
• Programa de doctorado:  INGENIERÍA DE CONTROL, INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA
• Dirección: 
  • ANDÚJAR MÁRQUEZ, JOSÉ MANUEL (DIRECTOR)
• Tribunal: 
  • DORMIDO BENCOMO, SEBASTIÁN (PRESIDENTE)
  • SALMERÓN REVUELTA, PATRICIO (PRESIDENTE)
  • GALAN LOPEZ, RAMÓN (SECRETARIO)
  • JIMENEZ AVELLO, AGUSTÍN (VOCAL)
  • PEREZ ORIA, JUAN MARIA (VOCAL)
• Descriptores: 
  • INGENIERIA DE CONTROL
  • INTELIGENCIA ARTIFICIAL
• Localización:  UNIVERSIDAD DE HUELVA
• Resumen:
  excelentes características de resolución y precisión del sistema desarrollado, las cuales se han conseguido además a unos costes muy inferiores respecto de los dispositivos disponibles en el mercado. El Capítulo 4 tiene una estructura similar al 3, ya que compendia también todas las etapas del diseño, desarrollo, construcción y pruebas de otro de los resultados de esta Tesis: Sistema de medición de irradiancia solar de bajo coste y elevada precisión. Puesto que en esencia, el sistema desarrollado es un piranómetro, el capítulo comienza resaltando la importancia y campo de aplicación que tiene la medida de la radiación solar en todo su espectro. A continuación se realiza una descripción y explicación pormenorizada de todos los bloques funcionales del sistema desarrollado: difusor previo al elemento sensor, elemento sensor (fotodiodo), cuerpo del piranómetro, sistema de acondicionamiento, sistema de control, sistema de transmisión/recepción y sistema de termostatización. Cuando se analizan cada uno de los bloques del sistema se hace un cuidadoso análisis de las posibilidades que ofrece el mercado, del porqué de las decisiones tomadas, así como también del diseño a nivel de componentes de todos los elementos del circuito. Igual que se hizo en el Capítulo 3 se ha diseñado un procedimiento riguroso de ensayos que permitan valorar las capacidades del sistema desarrollado; para ello se han realizado multitud de pruebas tanto en laboratorio como a la intemperie, comparando los resultados con un dispositivo patrón, disponible comercialmente y de calidad contrastada. El Capítulo 5 está dedicado también a un desarrollo experimental resultado de esta Tesis: Sistema robótico para la medida y calibración de la respuesta angular en instrumentos radiométricos. A lo largo del desarrollo del tema se cubren todas las etapas que dan lugar al prototipo experimental construido: diseño, desarrollo, construcción y pruebas. El Capítulo 5 comienza sentando las bases de las definiciones y aplicaciones de los instrumentos usados para la medida de la radiación solar. Realmente no hay unificación al respecto, de modo que se habla de radiómetros, espectroradiómetros y piranómetros sin hacer una distinción clara del rango de medidas que abarca cada uno y muchas veces utilizándolos como sinónimos para una misma aplicación. El autor, por considerarlo más genérico y quizás porque puede englobar al resto de definiciones, utiliza el concepto de radiómetro e instrumento radiométrico como una definición capaz de abarcar la medida de todo el espectro de radiación solar. A continuación se expone la metodología formal utilizada para calcular el error coseno, utilizando para ello los factores de corrección angular de la radiación directa, difusa y de la relación entre la radiación global y la directa. En el siguiente apartado se realiza una descripción del sistema desarrollado, en primer lugar a nivel de bloques, para pasar posteriormente a un desarrollo pormenorizado de cada uno ellos, tanto a nivel de hardware como de software. Culmina este capítulo con la descripción de los procesos de calibración y puesta a punto del sistema desarrollado. En este apartado se incluye también el uso que desde Septiembre de 2007 se le está dando al sistema desarrollado. Concretamente en el laboratorio de calibración de instrumentos radiométricos del INTA, en El Arenosillo, Mazagón Huelva. En el Capítulo 6, Conclusiones y Desarrollos Futuros, se presentan las conclusiones más relevantes de esta Tesis, se esbozan las líneas de investigación que han sido abiertas por la misma y se proponen estrategias y actuaciones en este sentido. En el Capítulo 1, Planteamiento General de la Tesis, como su propio nombre indica, se realiza una descripción de la estructura de la Tesis, se comentan brevemente cada uno de los capítulos que la forman incidiendo en las aportaciones principales, y se efectúa un análisis del rendimiento científico que hasta la fecha ha producido el trabajo realizado en esta Tesis. El Capítulo 2, Instrumentación Electrónica en los sistemas de Energía Solar Fotovoltaica, comienza haciendo una breve reseña histórica sobre las células solares, cubriendo el tramo histórico desde el descubrimiento del efecto fotoeléctrico en 1839 hasta nuestros días, pasando por todos los hitos de la física y la tecnología que han permitido que hoy en día se pueda hablar ya, al menos a nivel de laboratorio, de células solares con eficiencia del 42,8%. Esta primera parte del capítulo finaliza enmarcando lo que se ha dado en denominar las cuatro generaciones de células solares. Realmente, estas definiciones pueden ser opinables, fundamentalmente porque se habla de cuarta generación cuando las tres anteriores aún no están superadas, esto es, hoy en día se siguen vendiendo paneles cuyas células solares pertenecen a la primera generación. El capítulo avanza repasando de forma somera algunas definiciones de la física cuyo uso es necesario para entender los conceptos que se tratan en este trabajo de investigación. A continuación, se afronta el modelado de las células solares con la pretensión de conseguir un modelo que sea lo suficientemente completo como para recoger todos los parámetros influyentes en el rendimiento de una célula solar, a la vez que lo suficientemente simple como para que sea manejable. Así, se desarrollan desde los modelos más simples hasta los modelos denominados de 7 parámetros, además de los métodos para identificarlos. El Capítulo 2 trata también con cierto detenimiento el concepto de módulo o panel fotovoltaico como agrupación de células con una ordenación concreta; así, se analizan sus curvas características, sus parámetros comerciales y la influencia que ejercen sobre los mismos las variables temperatura y radiación solar ambientes. También, de forma somera se hace una incursión en el mercado mundial de la producción de energía solar fotovoltaica y el reparto de cuota que cada una de las tecnologías de fabricación de paneles tiene en él. La última parte del capítulo está dedicada a estudiar las diferentes tecnologías y sistemas de instrumentación electrónica que son de uso e interés en las instalaciones solares fotovoltaicas. Con objeto de no hacer la lectura del capítulo tediosa y quizás presentar una estructura del mismo un tanto discontinua, se extraen a sendos apéndices las partes de este capítulo dedicadas a la exposición de características técnicas de los Buses de Campo y Protocolos de Uso Industrial (Apéndice A), Ehernet Industrial (Apéndice B) y Comunicaciones Industriales Inalámbricas (Apéndice C). El Capítulo 3 recoge todas las etapas del diseño, desarrollo, construcción y pruebas de uno de los resultados de esta Tesis: Sistema de medición de temperatura superficial de bajo costo y elevada precisión. El capítulo comienza resaltando la importancia que tiene la medida fiable de temperatura en una instalación fotovoltaica. En ese sentido se analizan las diferentes posibilidades que ofrece el mercado y las tecnologías disponibles para la medida superficial de temperatura. Después de un exhaustivo análisis de diferentes sensores tales como termopares, termistores, sensores monolíticos y detectores de temperatura resistivos, se llega a la conclusión que ninguno de ellos son apropiados para constituir el elemento sensor del prototipo que se persigue desarrollar. Por ello, se decide utilizar un sensor de temperatura digital, el cual, si bien no está específicamente diseñado para ello, puede cumplir, con un minucioso acondicionamiento mecánico externo, el cometido necesario en el sistema de medida. En el desarrollo del capítulo se explica el porqué del sensor elegido, el acondicionamiento mecánico externo que ha sido necesario realizarle y toda la circuitería de acondicionamiento de señal desarrollada para él, con objeto de que permita una conexión a un sólo hilo de forma directa al PC o controlador del sistema. El capítulo se completa con un riguroso procedimiento experimental, realizado tanto a nivel de laboratorio como a la intemperie, para garantizar mediante resultados experimentales, las