Fundamentos de Módulos y Sistemas Fotovoltaicos: Aislados y Conectados a Red

El Módulo Fotovoltaico: Componentes y Características

Las células fotovoltaicas tienen pocas aplicaciones individualmente, puesto que el voltaje entregado suele ser de unos 600 mV. Por lo tanto, se suelen asociar en serie para aumentar la tensión total. Se unen a través de cintas planas de cobre estañado. Según su potencia nominal, los módulos pueden clasificarse en: pequeños (5 - 50 W), medianos (50 – 100 W) o grandes (100 – 250 W).

Están compuestos de:

• Cubierta Exterior (Vidrio Templado): Su función principal es proteger las células; está fabricada de vidrio templado y posee una excelente transmisión a la radiación solar.
• Capas Encapsulantes: Son las encargadas de proteger las células solares y de actuar como adhesivo entre las cubiertas. Además, amortiguan vibraciones e impactos.
  • Encapsulante posterior (EVA – TEDLAR): Sella el circuito, lo protege de humedades y fija las células.
  • Encapsulante superior (EVA): Cumple funciones similares al posterior, pero su principal característica es permitir el paso de la máxima cantidad de radiación solar.
• Marco de Soporte: Proporciona rigidez mecánica al conjunto. Suele ser de aluminio o acero inoxidable y está diseñado para facilitar su anclaje.
• Caja de Conexiones y Contactos Eléctricos: Son cajas de conexión diseñadas para resistir la intemperie y que contienen los contactos eléctricos accesibles para la instalación.

Sistemas Fotovoltaicos Aislados (Off-Grid)

Se utilizan en ubicaciones donde la conexión a la red eléctrica no es viable o económicamente rentable, generalmente para consumos energéticos bajos o moderados. Requieren sistemas de acumulación de energía (baterías), ya que la mayor parte del consumo suele ocurrir durante la noche, mientras que la generación fotovoltaica se produce exclusivamente durante el día.

Componentes Clave de un Sistema Aislado:

• Regulador de Carga: Su función es proteger las baterías (acumuladores) de sobrecargas provenientes del generador fotovoltaico y de descargas excesivas debido al consumo, optimizando así su vida útil.
• Inversor: Transforma la corriente continua (CC) generada por los módulos fotovoltaicos (comúnmente 12V o 24V) en corriente alterna (CA) de 110V o 220V, apta para el consumo doméstico o industrial. Los inversores modernos suelen incorporar seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT) para optimizar la producción energética.
• Contador de Energía: Mide la energía eléctrica producida y/o consumida por el sistema.
• Acumulador o Batería: Almacena la energía eléctrica no consumida en el momento de su generación, permitiendo su uso posterior, especialmente durante la noche o en días nublados.

Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red (On-Grid)

Estos sistemas no requieren de grandes sistemas de acumulación de energía (baterías), ya que la electricidad generada durante el día que no es autoconsumida se inyecta directamente a la red eléctrica. Están compuestos principalmente por módulos fotovoltaicos, un inversor de conexión a red y un contador de energía bidireccional que registra tanto la energía consumida de la red como la inyectada a ella.