Fotovoltaikarako gehieneko potentzia puntuaren jarraitzaile (MPPT) baten diseinu eta inplementazioa

Abstract

Energia berriztagarriak ezinbestekoak dira klima-aldaketaren aurka, haien abantaila nagusiak berotegi-efektuko gasen emisio nulua eta inongo kutsaketarik eza funtzionamenduan izanez; ondorioz, erregai fosiletan oinarritutako energien aurrean energiak garbiagoak eta fidagarriagoak dira, kutsadurarekin lotutako gaixotasunak gutxituz. Hala ere, energia horren potentziala eta onurak izugarriak diren arren, mota guztietako zailtasunek haien garapena oztopatu dute. Gaur egun, badirudi aldaketa bat dagoela eta hazkundea geldiezina dela. Horrenbestez, aukera posibleen artean analisi bat egin ondoren eta ikasketetan eskuratutako gaitasunak sustatzeko nahian, Gradu Amaierako Lan honetan potentzia baxuko eguzki-panel baterako potentzia gehieneko puntuaren jarraitzaile (MPPT) bat eraiki da. Horretarako, Arduino garapen plataforma erabili da, zehazki, ATmega328P mikrokontrolagailua, Arduino Uno-arena dena. Txip horretan, MPP-aren jarraipen algoritmoa grabatu zen, kasu honetan, hobetutako perturbatu eta behatzearen algoritmo bat (P&O). Aipatutako jarraipena DC/DC bihurgailu adaptatibo baten bidez gauzatu da (buck bihurgailua), eta honi, eguzki-panelaren irteera potentziaren arabera, lan-zikloa aldatzen joango zaio. Abantailengatik, zirkuitu inprimatu (PCB) batean dena inplementatu zen, graduan ikusi ez dena eta interesgarria zirudiena. Honekin, sistema fotovoltaikoak emandako energia maximizatu egingo da eta kargara transferituko da, hau da, energia modu eraginkorrean erabiliko da, PCB-n ere barneratu den LCD baten bidez ikusi ahal izango dena, hala nola panelaren irteera potentzia edo bihurgailuarena.

Las energías renovables son imprescindibles contra el cambio climático, siendo sus principales ventajas la nula emisión de gases de efecto invernadero y la ausencia de contaminación en funcionamiento, lo que las hacen unas energías más limpias y fiables frente a las energías basadas en combustibles fósiles, disminuyendo las enfermedades relacionadas con la contaminación. Sin embargo, aunque el potencial y beneficios de esta energía es enorme, todo tipo de dificultades han lastrado su desarrollo. En la actualidad, parece que hay un cambio y su crecimiento es imparable. Con lo que después de un análisis entre las posibles opciones y así fomentar las capacidades adquiridas durante los estudios, en este Trabajo de Fin Grado se ha construido un seguidor del punto de máxima potencia (MPPT) para un panel solar de baja potencia. Para ello, se usó la plataforma de desarrollo Arduino, en concreto el microcontrolador ATmega328P, el cual pertenece al Arduino UNO. En este chip, se grabó el algoritmo de seguimiento del MPP, en este caso, un algorimto mejorado de perturbar y observar (P&O). Dicho seguimiento se realizará mediante un convertidor DC/DC adaptatibo (convertidor buck), al que básicamente se le irá variando el ciclo de trabajo en función de la potencia de salida del panel solar. Debido a las ventajas, todo esto se implementó en un circuito impreso (PCB), que no se ha visto en el grado y parecía interesante. Gracias a esto, se maximizará la energía entregada por el sistema fotovoltaico y se transferirá a la carga, es decir, se utilizará la energía de manera eficiente, pudiéndolo observar mediante una LCD, que también se ha incorporado en la PCB, así como la potencia de salida del panel o la del convertidor.

Renewable energies are essential against climate change, their main advantages being the practically zero emission of greenhouse gases and the absence of contamination in operation, wich makes them cleaner and more reliable energies compared to fossil fuels based energies, reducing diseases that are related to pollution. However, although the potential and benefits of this energy are enormous, all kind of difficulties have hampered its development. At present, it seems that there is a change and its growth is unstoppable. Wherewith, after an analysis between the possible options and to promote the capacities acquired during the studies, in this Final Degree Project a maximum power point tracker (MPPT) has been built for a low power solar panel. For that purpose, the Arduino development platform was used, specifically the ATmega328P microcontroller, which belongs to the Arduino UNO. In this chip, the MPP tracking algorithm was recorded, in this case, a improved version of the Perturb and Observe (P&O) algorithm. This tracking will be carried out by means of an adaptative DC/DC converter (buck converter), wich will basically have the duty cicle varying depending on the output power of the solar panel. Due to the advantages, all this was implemented in a printed circuit (PCB), wich has not been seing in the grade and seemed interesting. Thanks to this, the energy delivered by the photovoltaic system will be maximized and transfered to the load, namely, the energy will be used efficiently, being able to observe in trough an LCD, wich has also being incroporated into the PCB, along with the output power of the panel or the converter.