Generador de corrientes eléctricas
Paneles solares fotovoltaicos
1. Introducción
Hemos mencionado en nuestro artículo anterior que hay dos tipos genéricos de corriente eléctrica:
Corriente Continua (CC) y Corriente Alterna (CA)
La CC trabaja con una intensidad constante, con movimientos continuos y en un mismo sentido, mientras que la CA su corriente tiene un flujo de electrones que va y viene en ciclos o intervalos regulares. Repaso.
Los paneles solares fotovoltaicos que generan Corriente Continua o Directa de 12 a 24 voltios no pueden hacer trabajar directamente a los equipos de mayor voltaje, se requiere de un componente adicional llamado Inversor.
2. Identificar las corrientes
La corriente eléctrica (I) es el flujo de electrones que en un mínimo instante se transporta por la sección transversal de un conductor gracias a una “fuerza externa” llamada voltaje (V).
El resultado de la acción del voltaje en relación estrecha con la cantidad de corriente eléctrica es lo que se conoce como Potencia Eléctrica (P).
Es esta Potencia la cantidad de Energía que se usa para accionar, para mover, para hacer trabajar a los artefactos, equipos, aparatos o utensilios eléctricos mencionados.
La relación entre estos tres campos se encadenan como P=V x I.
La potencia eléctrica depende de la calidad y cantidad de la corriente eléctrica (I). Una clase de corriente eléctrica puede generar baja o alta potencia. Sabremos escoger cuál de las corrientes conviene utilizar: Corriente Continua o Corriente Alterna de acuerdo con la potencia de cada equipo.
3. Demanda de Potencia
Mayormente, los equipos, aparatos y artefactos eléctricos trabajan con Corriente Alterna y como sabemos, los paneles solares fotovoltaicos y las baterías generan solo la Corriente Continua (CC) y no pueden poner en marcha directamente a estos aparatos de AC. Por ejemplo, una cocina de 100 W, Nevera 12 pies de 300 W o un simple radioemisor de 70 V.
Por su puesto es posible de usar un panel fotovoltaico directamente a equipos de Corriente Continua cuya potencia es relativamente baja como una lámpara de 15 W o un ventilador de CC de 25 W (Fig. 1).
Si deseamos usar equipos y artefactos que operen con Corriente Alterna haciendo uso los paneles o módulos fotovoltaicos, tendríamos que disponer de este componente INVERSOR como parte del Sistema de Instalación Solar Fotovoltaica.
Casi todos los electrodomésticos funcionan con Corriente Alterna. Hoy existen equipos que trabajan con Corriente Alterna, pero dentro de su instalación (interior del inversor) llevan un mecanismo que la estabiliza por medio de condensadores y puente de diodos que hacen que esta se convierta en Corriente Continua.
Estamos facilitando la tendencia de convertir la Corriente Continua a Corriente Alterna, gracias al inversor.
4. Cualidades
La finalidad del Inversor es la de transformar la Corriente Continua proveniente de los acumuladores en Corriente Alterna para el uso doméstico.
El inversor o Convertidos es uno de los cuatro componentes de un sistema solar fotovoltaico, conocido también como Conversor o Elevador de voltaje.
Se necesita convertir la energía de 12 V, 24 V, 48 V a 110 a 240 V. Para esto justamente están los “inversores” (Fig. 2 y Fig. 3).
- Reiteramos, un Panel Solar Fotovoltaico genera ‘corriente continua’, denominado también ‘corriente directa (CD)’.
- Por otro lado, la mayoría de los equipos, electrodomésticos o aparatos trabajan con corriente alterna de 110, 220 V, 50 Hz, 60 Hz, para ello está el Inversor que toma la electricidad de Corriente Continua y entrega en su salida en forma de Corriente Alterna (Fig. 2).
- La mayoría de los inversores de batería están diseñados para trabajar con un banco de baterías de una tensión nominal específicos de 12 V, 24 V o 48 V esta energía se puede usar directamente en los artefactos (Fig. 1).
- Para sistemas conectados a la red, no se instalan baterías. (Fig. 3).
5. Partes del Inversor
El inversor o convertidor, tiene las siguientes partes que vale la pena señalarlos:
5.1.— Oscilador: Encargado de generar los pulsos o ciclos necesarios para que la corriente alterna que provea el inversor sea igual a la corriente alterna que provee la empresa del servicio eléctrico; para unos países es de 50 ciclos y en otros 60 ciclos.
5.2.— Amplificador: Su función amplificar (aumentar intensidad) los pulsos para excitar a la sección elevadora de voltaje.
5.3.— Elevador de Voltaje: Encargado de elevar el voltaje ejemplo a 120 V o 220 V, según sea el caso, función que está a cargo de un transformador, que cuando hay energía externa, se encarga de cargar la batería, apoyado por un circuito electrónico que al estar completamente cargada la batería, se desconecta automáticamente. Al faltar el suministro de energía público, el cargador invierte su función y se encarga de elevar el voltaje. Extraordinario para el buen trabajo de los Paneles Solares.
5.4.— Proveedor de Corriente Directa: Es el panel o paneles fotovoltaicos o es la batería o baterías propiamente dichas.
5.5.— Proveedor de Corriente Alterna: Es la que se recibe de la empresa encargada de prestar el servicio eléctrico (Red).
6. Dimensionamiento
- Los inversores se miden en la corriente alterna. Por ejemplo, si se tiene una carga de 1.0 Amp y 110 V de corriente alterna solo se necesita un inversor de 150 vatios.
- Dependiendo del modelo, la salida CA de los inversores puede ser el de onda modificada o sinusoidal pura.
- La onda sinusoidal modificada es adecuada para algunas cargas, excepto aquellas que requieren ondas limpias como aparatos electrónicos – sistemas de gran fidelidad, TV de gran definición y computadoras. Estos tipos de cargas requieren de una onda sinusoidal pura.
- Algunos inversores incluyen un recargador de batería y selector de transferencia para recargar un banco de baterías cuando hay energía de la red o un generador.
- Una vez recargada la batería, el inversor se desconecta de la fuente y empieza a dar corriente AC de nuevo.
- Una casa completa podría necesitar inversores unidos de 5 500 vatios.
- Hay sistemas fotovoltaicos que usan micro-inversores, es decir cada módulo solar con su respectivo micro-inversor como el caso de los mini-reguladores que lo vemos en otro artículo.
- Un panel solar con un índice de placa de 3300 watts (3.3 kilovatios) funciona bien con un inversor de 3000 watts, ya que normalmente se pierde hasta un 20 % de la producción de los paneles de muchos factores, entre ellos: caídas de tensión en los cables, suciedad en los paneles solares y durante la conversión de CC a CA.
7. Conclusiones
Los módulos o paneles fotovoltaicos y las baterías generan solamente Corriente Continua (CC) y como se requiere hacer trabajar equipos y artefactos o elementos de consumo que operan con Corriente Alterna, es necesario e importante valerse del componente llamado INVERSOR.
Es este componente que nos asegura la operación de los componentes configurados en una instalación fotovoltaica porque está configurada de acuerdo con las tensiones de entrada al sistema.
