Avances en algoritmos FMPPT: optimización rápida y eficiente para la energía solar fotovoltaica

Un equipo de investigadores de Taiwán ha realizado una revisión exhaustiva de los algoritmos de seguimiento rápido del punto de máxima potencia (FMPPT, por sus siglas en inglés) para la generación de energía solar fotovoltaica. A diferencia de los métodos convencionales de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT), los algoritmos FMPPT se destacan por su capacidad de respuesta más rápida, lo que permite optimizar la producción de energía en menos tiempo.

Los científicos, pertenecientes a la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán y la Universidad Nacional de Educación de Changhua, analizaron la literatura científica publicada entre 2014 y 2024, identificando una amplia gama de métodos FMPPT. Estos métodos se clasifican en cinco categorías principales: tamaño de paso variable (VSS), modelo matemático (MM), optimización numérica (NO), redes neuronales artificiales/control difuso (ANN/FLC) y computación blanda (SC).

Para su estudio, seleccionaron diez algoritmos representativos, de los cuales ocho se basaban en el método VSS, uno en la técnica de optimización numérica (NO) y otro en la computación blanda determinista (SC). Estos algoritmos fueron evaluados tanto en simulaciones realizadas en MATLAB como en pruebas experimentales utilizando un controlador digital de señales (DSC) de bajo costo.

### Configuración experimental

El equipo de investigación optó por centrarse en el método VSS debido a que las tecnologías MPPT utilizadas en los sistemas comerciales de generación de energía solar (SPGS) suelen emplear enfoques de «escalada de colina» (hill climbing), y el método VSS puede integrarse fácilmente en estos sistemas con modificaciones mínimas. Además, seleccionaron los métodos NO y SC debido a su mejor rendimiento en ciertos escenarios y su viabilidad en sistemas de bajo costo.

Las pruebas se llevaron a cabo utilizando módulos solares JAM5-72–200 en una configuración de dos en serie y uno en paralelo (2S1P). Cada módulo tiene una potencia máxima de 200,02 W, una tensión de circuito abierto de 45,69 V y una corriente de cortocircuito de 5,69 A. Los algoritmos fueron evaluados bajo condiciones estándar de prueba (STC) y cambios rápidos de irradiancia (FIC).

### Resultados

Los resultados mostraron que el rendimiento de los algoritmos varía según las condiciones de prueba. Por ejemplo, el método basado en SC (Método 10) mostró un mejor desempeño bajo condiciones estándar (STC), con tiempos de estabilización más cortos y menores pérdidas de potencia en comparación con los métodos VSS. En situaciones de cambios rápidos de irradiancia, los métodos 9 (NO) y 8 (VSS) destacaron por su capacidad de adaptación, ya que no dependen de la información de corriente y voltaje para ajustar el paso de perturbación (PS).

Cuando se consideraron tanto las condiciones estándar como los cambios rápidos de irradiancia, los métodos 9 y 3 ofrecieron el mejor rendimiento global. Sin embargo, los métodos 5 y 8 también mostraron un desempeño integral destacado. En escenarios donde se tuvieron en cuenta el tiempo de respuesta del circuito y las características no lineales, el método 8 fue el más eficiente, seguido de los métodos 4 y 5.

### Conclusiones

El estudio, publicado en la *Ain Shams Engineering Journal*, proporciona una valiosa referencia para la selección de algoritmos FMPPT en sistemas de generación de energía solar, especialmente en entornos donde las condiciones de irradiancia son variables. Los investigadores concluyeron que, aunque los métodos VSS son los más utilizados en la industria, los enfoques basados en optimización numérica y computación blanda pueden ofrecer ventajas significativas en términos de rapidez y eficiencia en ciertos escenarios.

Este análisis detallado de los algoritmos FMPPT podría ayudar a mejorar la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos comerciales, permitiendo una mayor producción de energía en menos tiempo y con menores pérdidas.

Fuente: https://www.pv-magazine.com/2024/10/23/survey-shows-best-fast-mppt-techniques-for-pv/