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Componentes de un sistema solar fotovoltaico

por: Eliseo Sebastian
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Componentes Básicos en un sistema solar Fotovoltaico

Partida para comprender la combinación de instalaciones solares

1. Introducción

Los sistemas fotovoltaicos, para el aprovechamiento de la radiación solar y su transformación directa a energía eléctrica mediante el efecto fotovoltaico, están constituidos por cuatro componentes básicos como se puede apreciar en la Fig. indicada al final de este reporte.

2. Los componentes (Basado en el Sistema Off-Grid):

2.1 Panel solar, generador o módulo fotovoltaico
Panel o placa solar fotovoltaica

Es una ‘plancha’ o ‘tablero’ constituida por láminas vidriosas conocidas como ellas 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.

Protección

Estas planchas o placas o colectores están protegidas 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).

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 silicio 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 en el área neta de las células.

2.2 La Batería
Batería de ciclo profundo

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 hasta los equipos, las herramientas, máquinas, artefactos, lámparas de una casa, edificio o hacia una 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 la energía eléctrica a sus terminales y se invierte la reacción electroquímica, almacenando energía como potencial químico.

La capacidad de una batería se expresa en Amperio-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.

2.3 Regulador/Controlador
Componentes para controlar la carga que vienen de los paneles solares

Dispositivos electrónicos que preservan la vida de las baterías, evitan las sobrecargas (gasificación) y sobre descargas (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 12/24 V a 16 A.

2.4 Inversor CC-CA
Inversores de corriente

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 (12? V, 24 V) en tensión alterna de salida.

Acotamos que también para lograr diferentes otros voltajes que pueden ir desde 150 W a 35 kW en corriente trifásica.

Muchos equipos o carga como hemos mencionado en el punto 2 arriba, requieren corriente alterna (CA, 220 V, 60 hz), 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. Aplicaciones

Existen fundamentalmente dos tipos de aplicaciones de este sistema solar Fotovoltaico:

a) Las instalaciones aisladas de la red eléctrica, totalmente autónomas y

b) Las que generan electricidad conectada a la red eléctrica pública o privada.

Para estos sistemas, aislados o no, es que tenemos que manifestar que el sistema solar fotovoltaico consiste en estos 4 componentes como se puede representar en esta imagen siguiente:

Partes del sistema solar fotovoltaico

4. Resumen

La instalación de sistemas fotovoltaicos básicamente se resume en estos cuatro componentes.

Éstos son 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.

Los costes de cada uno de estos cuatro componentes solares son los que mandan finalmente a lo que se adaptan todos con el mismo objetivo de hegemonía la energía limpia para la obtención de la electricidad, subsistencia moderna para no contaminar nuestro Planeta.

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