Científicos en Camerún revolucionan la energía solar con oscilador de Duffing para mejorar eficiencia en amaneceres y atardeceres

Científicos en Camerún mejoran la eficiencia de paneles solares al amanecer y atardecer con un oscilador de Duffing

Investigadores de la Universidad de Yaundé I, en Camerún, han desarrollado una solución innovadora para mejorar la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos (PV) en momentos de baja radiación solar, como al amanecer y al atardecer. Utilizando un dispositivo basado en el oscilador de Duffing, han logrado amplificar voltajes muy bajos generados por los paneles solares en estas condiciones, superando el rendimiento de los convertidores DC-DC tradicionales.

El oscilador de Duffing, que toma su nombre del ingeniero alemán Georg Duffing, es una ecuación diferencial no lineal de segundo orden que se emplea para modelar osciladores amortiguados y forzados. Esta ecuación ha sido utilizada históricamente para resolver problemas físicos complejos y analizar oscilaciones no armónicas. Con el tiempo, su aplicación se ha extendido a diversas áreas, como la modelización de resortes, circuitos electrónicos no lineales y amplificadores paramétricos superconductores.

En este contexto, los científicos de Yaundé han aprovechado las propiedades del oscilador de Duffing para diseñar un sistema que amplifica y autorregula el voltaje generado por los paneles solares. El dispositivo incluye un inversor que invierte el voltaje negativo de una de las salidas del oscilador y un sumador de voltaje que combina los voltajes positivo y negativo. Este enfoque permite una amplificación más eficiente de los voltajes bajos, especialmente en condiciones de poca luz solar.

El equipo utilizó el software Fortran 95 para simular el comportamiento del sistema y realizó pruebas experimentales que compararon el rendimiento del oscilador de Duffing con el de un convertidor DC-DC convencional. Los resultados mostraron que el oscilador de Duffing ofrece una mayor capacidad de amplificación, especialmente en voltajes bajos, lo que lo convierte en una alternativa prometedora para mejorar la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos en momentos de baja radiación.

Una de las principales limitaciones de los convertidores DC-DC tradicionales es su factor de amplificación constante y limitado, lo que reduce su eficacia en condiciones de baja entrada de energía. En cambio, el oscilador de Duffing mostró una capacidad de amplificación variable, con un factor de amplificación alto para voltajes bajos y un factor reducido cuando el voltaje de entrada aumenta, lo que demuestra su capacidad de autorregulación.

En las pruebas experimentales, el equipo logró amplificar un voltaje de entrada de 0,43V hasta 7,03V, lo que representa una ganancia de 24,3 decibelios (dB). Estos resultados sugieren que la tecnología solar podría beneficiarse significativamente de este enfoque para resolver el problema de la baja eficiencia en momentos de baja radiación solar.

El estudio completo, titulado «Amplificación de voltajes de salida muy bajos de paneles fotovoltaicos utilizando un oscilador de Duffing», ha sido publicado en la revista científica *Heliyon*.

Este avance podría marcar un hito en la mejora de la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos, especialmente en condiciones de baja radiación, y abre nuevas posibilidades para el desarrollo de tecnologías solares más eficientes y adaptativas.

Fuente: https://www.pv-magazine.com/2024/10/14/duffing-oscillator-can-increase-low-output-voltages-in-pv-systems-at-dawn-sunset/