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Diodos con paneles fotovoltaicos

por: Eliseo Sebastian
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Tipos de diodos

Los diodos y paneles solares

1. Introducción

Los paneles solares fotovoltaicos utilizan células de forma casi cuadradas de silicio con sus propios valores para transformar la energía de la radiación solar en energía eléctrica corriente continua.

En estos dispositivos de silicio es que puede producirse variaciones o interrupciones de energía. Aquí es donde se resalta la inclusión de elementos de protección como son los fusibles y los diodos, aparte de la calidad de los cables eléctricos.

Hoy nos dedicaremos a los diodos. 

2. ¿Qué son Los Diodos?

  • Son dispositivos pequeños de protección, semiconductor de cristal, hecho de silicio o de germanio que se conectan a dos terminales eléctricos por donde pasa corriente. 
  • Son componentes que permiten la circulación de corriente entre sus terminales en solo un sentido, y la bloquea en el sentido contrario. Por ejemplo cuando se presentan las sombras sobre los paneles
  • El origen de «Diodos» es el griego cuyo significado es «Dos Caminos» (DI-ODOS).

3. Problemas que solucionan los diodos

  • Son mecanismos de protección que prestan seguridad tanto a la persona como al equipo íntegro de cualquier sistema eléctrico y electrónico.
  • Evita los cortocircuitos y la presencia de sobreintensidades y sobretensiones eléctricas.
  • Facilitan la circulación de corriente en un únicamente sentido bloqueando en el sentido contrario para evitar daños en otro componente del sistema fotovoltaico instalado.
  • Cuando un panel está parcialmente sombreado puede originar un cortocircuito, que para evitar este problema actúa el diodo haciendo que la corriente de la parte sombreada del panel pase a través de un diodo al resto del sistema como si no hubiera sucedido nada técnicamente.
  • Sucede caídas de tensión por alguna falla en el circuito, pero el sistema sigue trabajando gracias a la presencia del o de los diodos evitando daños mayores hasta boqueo total de todos los paneles.
  • El diodo también evita el regreso de la corriente acumulada de la batería a los paneles sobre todo de noche.
  • Es bueno remarcar que debido al diodo se pierde una parte de energía en forma de calor. La mayoría de los diodos tienen una caída de voltaje entre 0.7 V y 1.0 V.
Diodos

4. Tipos de Diodos

4.1 Diodos de Bloqueo (Potencia).- Dispositivo uni-direccional, por donde circula la corriente en un solamente sentido y contrario al de conducción. 

  • Se caracterizan porque en estado de conducción, deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión
  • En sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensiónnegativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas. Más referencias Aquí.
Diodos bloqueo y bypass

4.2 Diodos de Paso (Bypass).- Estos diodos se instalan dentro de la caja o módulo y permiten que la corriente fluya alrededor de la parte del módulo averiado por ejemplo.

  • Estos Diodos protegen la celda o celdas que están ‘sombreadas sin energía’ permitiendo que las otras celdas sigan aportando energía normalmente. 
  • Evita que la celda malograda bloquee la salida de todas otras conectadas en serie y trabaje el panel o los paneles solares normalmente.
  • Los Paneles Solares Fotovoltaicos grandes normalmente llevan diodos de bypass especialmente para los sistemas de paneles encima de 360 V.
  • Un diodo de bypass se puede activar si una celda en el módulo está dañada, con ello el proceso sigue normal en el resto.

5. Instalación de los Diodos

La ubicación de estos diodos es lo más cerca al panel o esté instalados dentro de la caja de conexiones parte posterior del panel.

  • Diodos de bloqueo van en la salida de cada fila o columna de módulos (paneles) a fin de que no se disipe la potencia generada por algún problema.
  • Recomiendan usar diodos de bloqueo de cadenas para impedir el flujo de corriente desde las cadenas fuertes hacia las débiles.
  • Recomiendan utilizar diodos de bloqueo en sistemas de paneles de 12 voltios.
  • Diodos de bypass se pueden conectar entre los paneles solares, y también entre grupos de células de un panel solar de manera que la pérdida de energía solo sea de la parte sombreada.
  • Son instalados en conducto positivo en salida del panel solar preferentemente entre el fusible y la batería.
  • Sin diodos, la corriente procedente de algunas cadenas, podría pasar a través de cadenas dañadas o defectuosas lo que con el tiempo perjudican a los módulos. En estos casos, generalmente instalan un únicamente diodo entre el controlador y el conjunto para impedir el flujo inverso de corriente.
  • Cabe considerar que la caída de tensión de cada diodo de 0.4 V a 0.7 V, representa casi un 6 % de caída en un sistema de 12 V. En un sistema de tensión nominal de 48 V, este porcentaje de caída tendría menos consecuencias, según cálculos e instrumentos de medida.

6. Conclusiones

El uso de diodos para aplicaciones de bloqueo y de paso es para conseguir una mejor eficiencia y una mayor protección de los elementos en los paneles fotovoltaicos.

Las acciones de bloqueo y bypass son diferentes, y aunque a menudo se utilicen los mismos dispositivos para unos y para otros sistemas, los resultados de sus acciones son distintos.

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