Explicación de los 4 Componentes Básicos en un Sistema Fotovoltaico
1. Introducción
Los sistemas fotovoltaicos para el aprovechamiento de la radiación solar y su transformación directa a energía eléctrica mediante el efecto fotovoltaico, está constituido principalmente por cuatro componentes solares básicos como se puede apreciar en la Fig. 1.
Existen fundamentalmente dos tipos de aplicaciones de este sistema solar fotovoltaico: En a) Las instalaciones aisladas de la red eléctrica, totalmente autónomas y b) Las que generan electricidad conectadas a la red eléctrica pública o privada.
Para estos sistemas, aislados o no, es que tenemos que manifestar que el sistema solar fotovoltaico consiste de estos elementos, los cuales se explican a continuación:
Sistemas Fotovoltaicos
2. Los 4 componentes
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Panel solar, generador o módulo fotovoltaico
Es una ‘plancha’ o ‘tablero’ constituida por láminas vidriosas conocidas como células o celdas solares las mismas que son frágiles, hechas de silicio (también hay de galio) donde se genera la tensión eléctrica medida en unidades de voltaje o voltios y la llamada intensidad de corriente conocida como corriente continua (CC) cuya unidad son los Amperios.
Esta plancha o placa o colector está protegida a las agresiones de los agentes del clima en un marco protector de aluminio o madera herméticamente ajustado y rígido en su conjunto para evitar contaminación física del medioambiente (polvos, lluvias, granizos, sólidos en suspensión).
Estas celdas están unidas entre sí por los hilos conductores “en serie” fabricadas de estaño (96 %), plata (3,5 %) y cobre (0,5 %) cuyo espesor es apenas de 3 mm
Aquí en estas celdas es donde se produce el llamado “efecto fotovoltaico”, que no es sino la transformación de la energía solar o la energía luminosa (por los rayos solares que conducen los llamados ‘fotones’) a energía eléctrica.
La composición básica de las celdas solares es silicio monocristalino o policristalino que por su naturaleza conlleva energía en diferentes escalas como veremos en los siguientes artículos.
Para hacer un panel se conectan 36 a 40 células solares instaladas en serie para obtener un voltaje apropiado y una corriente para cargar baterías de 12 o 24 voltios.
La eficiencia media de un panel solar fotovoltaico suele variar entre los valores de 10 a 30 %, referidos al área neta de las células.
La energía que se genera en los paneles mencionados, y en las horas de sol, se almacena en un acumulador o batería eléctrica. (como vemos en la imagen arriba) de aquí viaja dicha energía acumulada a los equipos, herramientas, máquinas, artefactos, lámparas de una casa, edificio, cabaña especialmente durante la noche.
Existen varios tipos de baterías que pueden servir para estos fines, mayormente se emplean baterías ‘plomo-ácido’.
El voltaje de la batería determina el voltaje del sistema
Se aplica energía eléctrica a sus terminales y se invierte la reacción electroquímica, almacenando energía como potencial químico.
La capacidad de una batería se expresa en Ampere-horas (Ah). Esta es la corriente de descarga que se puede obtener durante un intervalo de tiempo hasta que el voltaje baje a un valor mínimo.
La vida útil de una batería oscila entre 5 a 10 años con un buen sistema de regulación de carga y descarga.
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Regulador/Controlador
Dispositivos electrónicos que preservan la vida de las baterías, evitan las sobrecargas (gasificación) y sobredescargas (cruce de celdas).
Protegen a las cargas y al sistema en general de cortocircuitos.
Debe ofrecer la posibilidad de manipular el estado del sistema mediante indicadores de corriente, mostrando el estado de carga de la batería, con un bajo consumo propio, entre otros.
En el mercado se pueden encontrar una diversidad de modelos, clasificados por la corriente que controlan (8, 10, 20, 30 A). En la foto se muestra un regulador de carga para 12/24V a 16 A.
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Inversor CC-CA
Como de la batería sale la energía con 12, 24 o 48 Voltios y Corriente Continua, es necesario transformar o convertir a 110 V o 220 V en Corriente Alterna para eso se utiliza un Inversor que es un dispositivo electrónico que convierten la tensión continua de entrada (12V, 24 V) en tensión alterna de salida.
Acotamos que también para lograr diferentes otros voltajes que pueden ir desde 150W a 35KW en corriente trifásica.
Muchos equipos o carga como hemos mencionado en el punto 2 arriba, requieren corriente alterna (CA, 220V, 60hz), es por ello por lo que se emplean inversores, dispositivos electrónicos que convierten la tensión continua de entrada de 12 V, 24 V a tensión alterna 110 V, 220 V-230 V de salida.
Hasta aquí los 4 elementos básicos del sistema solar fotovoltaico.
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3. Resumen
La instalación de sistemas fotovoltaicos básicamente se resume en estos cuatro componentes como guías para instalaciones de granjas solares fotovoltaicas, huertas de paneles, módulos que siguen al sol, cables de mayor resistencia y longitud, bancos de baterías, incluso costes de cada uno de estos cuatro componentes solares más atractivos cosa que finalmente se adaptan al mismo objetivo de hegemonizar la energía limpia para la obtención de la electricidad, subsistencia moderna para no contaminar el planeta.
