Energía solar fotovoltaica para todos. Pedro Francisco Garcia Martin

1. Tipos de instalaciones solares fotovoltaicas

       OBJETIVOS:

      • Conocer los tipos fundamentales de instalaciones solares fotovoltaicas.

      • Aprender las características y el esquema básico de estas instalaciones.

      Las instalaciones de energía solar fotovoltaica pueden ser, fundamentalmente, de dos tipos:

      - INSTALACIONES AISLADAS. También se conocen como OFF GRID. Se prescinde completamente de la red de suministro eléctrico. Son adecuadas para lugares aislados a los que no llegan las compañías eléctricas.

      Para tener electricidad en ausencia de luz solar, deben incorporar baterías.

      - INSTALACIONES CONECTADAS A RED. También se conocen como ON GRID.

      No son necesarias baterías porque, cuando no hay sol, se toma la energía eléctrica de la red de suministro.

      Se puede vender a la red el excedente de energía generada.

      CAPÍTULO 2. Componentes de las instalaciones solares fotovoltaicas

       OBJETIVOS:

      • Estudiar los componentes más importantes de las instalaciones solares fotovoltaicas.

      • Diferenciar los tipos de paneles solares.

      • Conocer los tipos de reguladores de carga.

      • Aprender las diferentes tecnologías que existen actualmente en las baterías.

      • Estudiar los tipos de inversor y sus aplicaciones más adecuadas.

      • Saber qué protecciones específicas emplear en las instalaciones solares fotovoltaicas.

      • Analizar los esquemas de los principales tipos de instalaciones fotovoltaicas, distinguiendo sus componentes y comprendiendo su funcionamiento.

       2.1. Paneles solares

      A partir de la luz solar, se produce energía eléctrica en forma de corriente continua, con polaridad positiva y negativa.

       2.1.1. Monocristalinos

      Son los más caros y difíciles de fabricar, pero consiguen eficiencias de hasta el 22 %. Presentan un color azul homogéneo.

       2.1.2. Policristalinos

      Son más baratos y fáciles de fabricar. Consiguen eficiencias en torno al 16 %. Con temperaturas elevadas, la pérdida de eficiencia en módulos policristalinos, en general, resulta menor que en paneles monocristalinos. En su superficie se distinguen diferentes estructuras cristalinas, con distintos tonos de azul.

       2.1.3. De silicio amorfo

      Son los más baratos, pero su eficiencia no pasa del 10 %. Estos paneles tienen un tono marrón homogéneo y no están formados por la unión de células individuales, como los paneles monocristralinos o policristalinos, sino que consisten en una lámina continua que se extiende por toda la superficie del panel.

       2.2. Regulador de carga

      Controla la carga de las baterías. Son necesarios en las instalaciones aisladas. Principalmente, hay dos tipos: PWM y MPPT.

       2.2.1. PWM

      Son más económicos y se pueden utilizar cuando la tensión generada por los paneles solares se halla ligeramente por encima de la tensión del banco de baterías. PWM son las siglas en inglés de «modulación de ancho de pulso». En estos reguladores, se realiza una conexión directa entre los paneles solares y el banco de baterías. Durante su carga, el voltaje de la matriz de paneles se reduce para adaptarse a la tensión de las baterías. A medida que estas se cargan, su tensión se incrementa, y el regulador aumenta también el voltaje de la matriz de paneles.

       2.2.2. MPPT

      Son más caros, pero mucho más eficientes, porque buscan el punto de máxima potencia de la energía eléctrica generada, optimizando así la carga de las baterías. También presentan otras ventajas, como la posibilidad de que los paneles solares produzcan una tensión muy superior a la del banco de baterías. En estos reguladores, se reduce la tensión de la matriz de paneles para adaptarse al voltaje de baterías; pero, al mismo tiempo, se aumenta la intensidad, por lo que se utiliza toda la potencia entregada por los paneles.

      Al regulador de carga se deben conectar, en primer lugar, las baterías y, después, los paneles fotovoltaicos.

       2.3. Baterías

      Almacenan la energía eléctrica generada por los paneles solares y se cargan por medio del regulador de carga. Son necesarias en las instalaciones aisladas.

      Para energía solar fotovoltaica, las baterías deben admitir descargas profundas, en torno al 60 %.

      Algunas baterías pueden producir emanaciones de gases y deben ser instaladas en lugares ventilados y con adecuada señalización.

      A continuación, veremos las diferentes tecnologías que existen dentro de las baterías.

       2.3.1. De plomo ácido abierto

      Es una tecnología utilizada durante décadas en sistemas aislados de energía solar fotovoltaica. Son más económicas, pero ocupan mucho espacio y desprenden gases, por lo que deben almacenarse en un recinto específico, bien ventilado y señalizado. Requieren mantenimiento cada dos-cuatro semanas, con la reposición de agua destilada, y siempre se ha de evitar que las placas de plomo del interior de los vasos queden al descubierto. Presentan una profundidad de descarga en torno al 60 % y, en comparación con otros tipos de baterías, ofrecen una reducida cantidad de ciclos de vida.

       2.3.2. AGM

      El electrolito líquido se encuentra absorbido en una sustancia esponjosa, por lo que no tienen escapes; tampoco es necesario mantenimiento, porque emplean una reacción química de recombinación que mantiene estable el nivel de líquido. Tienen una profundidad de descarga en torno al 60 % y, en comparación con otros tipos de baterías, ofrecen una reducida cantidad de ciclos de vida.

       2.3.3. De gel

      Llevan electrolito