Conceptos Esenciales y Componentes Clave en Sistemas Solares Fotovoltaicos

Conceptos Esenciales en Electrónica Solar Fotovoltaica

1. ¿Qué es una Célula Calibrada?

Una célula calibrada es un instrumento de medida electrónico de precisión que permite medir la irradiancia del sol en miliamperios (mA). Este dispositivo se acompaña de tablas que relacionan los valores de corriente (mA) con la irradiancia en vatios por metro cuadrado (W/m²).

Ejemplos de correlación:

• 1000 W/m² - 267 mA
• 123 W/m² - 33 mA

2. Instalación Solar Fotovoltaica Autónoma: Esquema, Elementos y Funciones

Una instalación solar fotovoltaica autónoma es un sistema independiente de la red eléctrica, diseñado para generar y almacenar energía. Sus componentes principales y sus funciones son:

• Generador (Paneles Solares): Transforman la irradiación solar directamente en energía eléctrica de corriente continua (CC).
• Regulador de Carga: Controla el proceso de carga y descarga de las baterías, evitando sobrecargas y descargas profundas, y optimizando la vida útil de los acumuladores.
• Acumuladores (Baterías): Almacenan la energía eléctrica generada por los paneles para su uso posterior, proporcionando una tensión estable al sistema.
• Convertidor (Inversor): Transforma la energía eléctrica de corriente continua (CC) almacenada en las baterías o generada por los paneles en corriente alterna (CA), apta para la mayoría de los electrodomésticos y equipos.
• Cargas: Son los dispositivos o equipos eléctricos que consumen la energía generada por la instalación, ya sean de corriente continua (CC) o alterna (CA).
• Protecciones: Incluyen fusibles, interruptores automáticos y dispositivos de protección contra sobretensiones, utilizados para evitar daños a personas, equipos y la instalación en general ante fallos o condiciones anómalas.

3. Instalación Solar Fotovoltaica Conectada a la Red Eléctrica

Este tipo de instalación permite inyectar el excedente de energía generada a la red eléctrica pública y tomar energía de ella cuando la producción solar es insuficiente. Dispone de un contador bidireccional que registra la energía de entrada y salida, calculando el balance económico de la compra-venta de energía con la compañía eléctrica.

(Se requiere un esquema para una comprensión visual completa de este sistema).

4. Determinación de Tensión y Corriente en un Grupo de Paneles Fotovoltaicos

Para determinar la tensión y la corriente de un grupo de paneles fotovoltaicos, es fundamental analizar su configuración (conexión en serie, paralelo o mixta) y las especificaciones técnicas de cada módulo. La tensión total se suma en conexiones en serie, mientras que la corriente se suma en conexiones en paralelo.

(Se requiere un esquema específico para realizar este cálculo).

5. Componentes Clave en Instalaciones Fotovoltaicas

A continuación, se explican dos componentes esenciales en los sistemas fotovoltaicos:

• Diodo de Bloqueo: Se coloca en cada fila o cadena de módulos fotovoltaicos. Su función principal es impedir que la corriente fluya desde la batería hacia los paneles cuando no hay radiación solar (por la noche o en condiciones de baja luz), evitando así la descarga de las baterías a través de los paneles. También previene que una fila de módulos se descargue en otra debido a una avería o sombreado parcial.
• Diodo Bypass: Es un elemento electrónico que se utiliza para evitar los puntos calientes (hot spots) en los paneles solares. Permite que la corriente pase a través de él en lugar de pasar por las células individuales cuando estas están sombreadas o defectuosas. Si una célula o un grupo de células se sombrea, su resistencia aumenta y, en lugar de generar corriente, actuaría como una resistencia, disipando energía en forma de calor y pudiendo dañar el panel. El diodo bypass desvía la corriente alrededor de esa sección afectada, manteniendo la funcionalidad del resto del panel.

7. Interpretación de Datos de Descarga de Batería (Tabla Página 36)

Para responder a la pregunta sobre el estado de la batería a los 60 minutos, es necesario consultar la tabla de descarga mencionada.

Según la tabla de la página 36, a los 60 minutos la batería se descargará a 31,5 A.

8. Cálculo de Capacidad de Batería (C100 vs C20)

La capacidad de una batería varía según la tasa de descarga. Si compramos una batería con una capacidad nominal de 100 Ah en C20 (descarga en 20 horas), y la relación C100/C20 es 1,25, podemos calcular su capacidad en C100 (descarga en 100 horas) de la siguiente manera:

C100 = C20 × (C100/C20)

C100 = 100 Ah × 1,25

C100 = 125 Ah

9. Funciones Principales del Regulador de Carga Fotovoltaico

El regulador de carga es un componente vital en cualquier sistema fotovoltaico con baterías. Sus funciones principales incluyen:

• Control de Carga: Cortar el paso de corriente desde los paneles hacia la batería una vez que esta ha alcanzado su estado de carga completa, evitando la sobrecarga.
• Protección contra Descarga Profunda: Detener la salida de corriente de la batería hacia las cargas si su tensión desciende por debajo de un umbral crítico, protegiéndola de una descarga excesiva que podría dañarla irreversiblemente.
• Monitorización: Recopilar y mostrar información clave de la instalación, como valores de tensión de paneles y baterías, corriente de carga/descarga, estado de carga (SOC) de la batería, y consumo.
• Compensación por Temperatura: Ajustar la tensión de carga de la batería en función de su temperatura ambiente, optimizando el proceso de carga y prolongando la vida útil de la batería.
• Alertas y Alarmas: Emitir avisos o alarmas visuales/audibles en caso de condiciones anómalas, como sobrecarga, sobredescarga, cortocircuitos o fallos del sistema.

10. ¿Qué es un Inversor?

Un inversor es un dispositivo electrónico fundamental en los sistemas fotovoltaicos que transforma la energía eléctrica de corriente continua (CC), generada por los paneles solares o almacenada en las baterías, en energía de corriente alterna (CA). Esta corriente alterna es la que utilizan la mayoría de los electrodomésticos y equipos en hogares y empresas (por ejemplo, 230 V / 50 Hz en Europa).