Optimización de la producción de paneles solares

La luz solar es el recurso natural más abundante. Ya que el sol no tiene las mismas limitaciones de abastecimiento que los combustibles fósiles y está disponible en casi todas partes, este recurso está siendo cada vez más utilizado como una fuente limpia y gratuita de energía renovable. Nuestros ingenieros de Siliken Energías Renovables trabajan para ayudar a aprovechar este abundante recurso y para paliar la creciente preocupación medioambiental y energética.

Siliken se diferencia de otros fabricantes de módulos fotovoltaicos porque se encarga de todos los aspectos del desarrollo de los módulos incluyendo la purificación del silicio, la fabricación de paneles, la comprobación e instalación. Los productos de NI desempeñan un papel importante en nuestras investigaciones, en el proceso de desarrollo para innovar y producir nuevas tecnologías y para comprobar cada panel solar que producimos.

El típico proceso de purificación del silicio consiste en convertir el elemento químico en un compuesto de silicio, el cual es más fácil de purificar por destilación que en su estado original, para luego convertir dicho compuesto de silicio de nuevo en silicio puro. En nuestras instalaciones, empleamos un novedoso y patentado proceso de purificación del silicio que podría llegar a ser un 40% más barato que los métodos tradicionales como puede ser el proceso Siemens. Para un mayor incremento en la eficiencia de nuestro nuevo proceso, comenzamos optimizando el equipamiento estándar de control ya instalado en las infraestructuras que construimos usando la plataforma NI PXI, el LabView FPGA Module, el software de sonido y vibración y el software de visión.

Debido a que purificamos el silicio a una temperatura que sobrepasa los 1.000 ⁰C utilizamos un módulo de adquisición de imagen digital NI PXI-1422 para obtener imágenes de las partículas de silicio purificado tal y como salen del reactor de purificación. Después, con el software de visión de NI, realizamos un análisis remoto de las imágenes para medir el tamaño de grandes cantidades de partículas purificadas tal y como son producidas. Al mismo tiempo, necesitamos velocidades del lazo de control más rápidas para medir los parámetros de flujo y presión del silicio purificado. Utilizando el módulo de adquisición de señales dinámicas NI PXI-4472 podemos monitorizar los niveles de vibración para garantizar que nunca sobrepasa los niveles de seguridad predeterminados, evitando así la inestabilidad del sistema que puede causar la rotura del reactor. Escogimos usar el sistema altamente integrado con LabView y la plataforma NI PXI para llevar a cabo dos tareas separadas y críticas utilizando una solución unificada.

Cuando comenzamos la fabricación de paneles solares, nuestro sistema de test de final de línea consistía en un instrumento tradicional que utilizábamos para ejecutar las pruebas de forma manual. Gracias a nuestro nuevo sistema basado en PC junto con LabView y con la tarjeta multifunción de adquisición de datos NI PCI-6220 de la Serie M integramos el “cierre” de los módulos solares en un proceso semiautomático. Utilizando el panel frontal de LabView como una interfaz hombre-máquina (HMI) y la tarjeta DAQ para ayudar en la ejecución de la operación. Dicha aplicación fundamentalmente “cierra” el módulo una vez la celda solar está dentro.

Tras montar los paneles solares, debemos realizar las pruebas de caracterización I-V para comprobar la salida de potencia de cada módulo y garantizar que cada uno de ellos produce la potencia indicada. Realizar dichas pruebas es bastante complejo porque tenemos que aplicar una cantidad precisa de luz a cada panel y así determinar simultáneamente el voltaje y la corriente actual del panel. Para lograr esto, desarrollamos un método que utiliza un único pulso de luz de 10 ms. Cuando se aplica la luz, adquirimos la I-V del panel para calcular su potencia en vatios.

Utilizando NI CompactRio, LabView FPGA, y una tarjeta multifunción de adquisición de datos de la serie S NI PCI-6122 S, realizamos dichas pruebas con mayor exactitud e incrementamos significativamente nuestro rendimiento. En el pasado, realizábamos este proceso utilizando múltiples pruebas secuenciales. Además, mientras que la anterior curva I-V constaba de 30 puntos, ahora consta de más de 2.000 puntos para las pruebas de caracterización del I-V, las cuales ofrecen parámetros de calibración más precisos. Como resultado, recibimos reconocimiento por ofrecer la mejor relación de rendimiento para la producción de paneles anunciado actualmente.

Además de la producción de paneles solares, también fabricamos el equipamiento necesario como inversores de paneles solares los cuales son utilizados fundamentalmente para cambiar la corriente continua en corriente alterna a través de un proceso de conmutación eléctrico. Antes de empezar la fabricación de nuestros inversores, desarrollamos un prototipo utilizando NI CompactRio y un ordenador de panel táctil NI TPC-2006. También utilizamos CompactRio para realizar investigaciones en otros campos de la energía renovable como pueden ser las celdas de hidrógeno y NI Compact DAQ para la investigación en potencia eólica ya que dicha plataforma ofrece unas ventajas convincentes y un menor tiempo de desarrollo que los controles y las herramientas tradicionales de prueba.