ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN SISTEMAS AISLADOS : 4 COMPONENTES CLAVE

La ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN SISTEMAS AISLADOS  son conocidos por sistema fotovoltaico aislados, sistemas autónomos o Of-Grid por su sistema de conexión a la red en inglés.

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN SISTEMAS AISLADOS

Independientemente del nombre, estos sistemas fotovoltaicos funcionan completamente aislados de la red eléctrica.También brindan energía solar para la casa de manera eficiente .sólo debe elegir bién el sistema que se adapte a sus necesidades.

Esta característica afecta directamente a los componentes necesarios para su funcionamiento.

En este artículo conocerá los módulos fotovoltaicos, el banco de baterías, el controlador de carga y el inversor. 

Juntos son responsables del correcto funcionamiento de  la ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN SISTEMAS AISLADOS .

En general, los sistemas fotovoltaicos están sujetos a la variación de la radiación solar. 

En el caso de un sistema fotovoltaico para casas aisladas, para no utilizar la energía disponible en la red eléctrica, se necesita algún tipo de reserva de energía (respaldo) y es más común usar baterías.

Para controlar la carga y descarga de las baterías se usa un controlador de carga .

Las placas solares  fotovoltaicas proporcionan corriente continua (CC) al sistema, pero hay sistemas eléctricos  que requieren corriente alterna (CA). 

Para resolver este problema se utilizan inversores que convierten la corriente continua suministrada por los módulos fotovoltaicos en demanda de corriente alterna por la carga.

En este artículo conocerá los 4b elementos necesarios para la instalación fotovoltaica aislada :

1 -Paneles solares

2 – Banco de baterías

3 – controlador de carga

4 – Inversor para sistema fotovoltaico aislado de red

Cada uno de los cuatro componentes tiene una función específica en las instalación solar fotovoltaica aislada  y en el proceso de usar energía solar para alimentar nuestro equipo eléctrico.

1 – Módulo fotovoltaico 

La función principal del módulo o panel fotovoltaico es convertir la energía solar en electricidad mediante un proceso llamado “fotovoltaico”. Este es el primer paso del proceso en los sistemas fotovoltaicos.

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El efecto fotovoltaico es responsable de la transformación de la radiación solar en electricidad.

El efecto se manifiesta a través de una diferencia de potencial eléctrico que surge en una celda formada por algunas capas de materiales semiconductores como el silicio expuestos a la radiación solar.

Las celdas solares proporcionan un voltaje que da lugar a una corriente eléctrica cuando el circuito está cerrado.

Leer mas sobre las celdas solares

Las tres tecnologías más comunes de células fotovoltaicas en el mercado son:

Célula de silicio monocristalino; 
Célula de silicio policristalino; 
Celda de película delgada de silicio. 
El silicio monocristalino de la célula fotovoltaica presenta un color negro oscuro o azulado. 

¿Cuál es la eficiencia de las células solares?

Las células monocristalinas Poseen una eficiencia que va del 15% al ​​18%, es la celda más eficiente, pero también la más cara.

La célula fotovoltaica de silicio policristalino tiene tinción azul. Tiene una eficiencia que va del 13% al 15%. Es menos eficiente que la celda de silicio monocristalino, pero es más barato.

La célula fotovoltaica de película delgada se fabrica depositando capas delgadas de silicio u otro material sobre una base que puede ser rígida o flexible.

Las principales tecnologías de película delgada son:

Silicio amorfo (5% a 8% de eficiencia); 
Silicio microcristalino (8,5% de eficacia); 
Telururo de cadmio (10% de eficiencia); 
CIGS (eficiencia 14%). 

Un módulo fotovoltaico consiste en un conjunto de células fotovoltaicas conectadas en serie que son la base de la generación de energía solar fotovoltaica para viviendas .

¿Cuánta electricidad produce una célula fotovoltaica?

La celda es la unidad más pequeña de un sistema fotovoltaico. Una sola célula solar produce en sus terminales una tensión de salida muy baja de 0,6 V.

Entonces es necesario conectar muchas celdas en serie para alcanzar un nivel de voltaje que pueda usarse.

El número de células fotovoltaicas en un módulo varía el voltaje de salida que desea proporcionar.

Los módulos más comunes en sistemas fotovoltaicos aislados tienen 36 celdas y una potencia de alrededor de 140W.

2 – Banco de baterias para energía fotovoltaica

El banco de baterías es responsable de almacenar la energía eléctrica producida por los módulos fotovoltaicos durante el día.

 

Durante la noche, en períodos de lluvia o nublados, se encuentran las baterías que proporcionan la energía requerida por los equipos eléctricos.

La batería también tiene la función de estabilizar la tensión proporcionada a la carga, ya que la tensión de los módulos fotovoltaicos no es constante.

¿Cuáles son los diferentes tipos de baterias que existen ?

Las principales tecnologías de baterías que se encuentran en el mercado son:

Batería de:

  • Plomo y plomo 
  • Batería de plomo y gel de electrolito
  • Batería de níquel-cadmio (NiCd) 
  • Baterías AGM 

Las baterías estacionarias de plomo son las más utilizadas en los sistemas de fuentes alternativas. Tienen un costo bajo en comparación con otras tecnologías de baterías.

Las baterías de plomo ácido con electrolito de gel presentan algunas ventajas sobre las baterías que usan electrolito líquido.

Tienen una vida más larga porque admiten una mayor cantidad de ciclos de carga y descarga.

Las baterías de níquel-cadmio tienen una estructura física similar a las baterías de ácido de plomo.

Sin embargo, use hidróxido de níquel en las placas positivas en lugar de dióxido de plomo y óxido de cadmio en las placas negativas en lugar de plomo.

Para el electrolito utilizado es el hidróxido de potasio. Cuando se usan en lugares remotos, sus costos iniciales más altos se compensan con un menor mantenimiento.

Las baterías AGM (estera de vidrio absorbida) muestran características similares con las baterías de gel VRLA.

Sin embargo, permita ciclos de descarga más profundos. Son más caros que las baterías convencionales.

Las baterías utilizadas en los sistemas fotovoltaicos deben diseñarse para resistir ciclos diarios poco profundos con una velocidad de descarga reducida, pero deben soportar una descarga profunda en períodos esporádicos de escasez de recursos.

3 – ¿Cuál es la función del Controlador de carga?

El controlador de carga es responsable de la conexión correcta entre los módulos PV y el banco de baterías.

La función del controlador de carga es garantizar el flujo de energía entre los módulos fotovoltaicos y el banco de baterías, evitando la sobrecarga, la descarga excesiva y el control de la carga de las baterías. 

De este modo, se garantiza una vida más larga para las baterías.

Para evitar sobrecargar el controlador de carga de la batería, se desconecta la fuente de generación de energía cuando la batería está completamente cargada.

En el caso de protección contra descargas excesivas, el controlador de carga deja de suministrar energía a la carga cuando la batería alcanza un nivel mínimo de carga de seguridad.

Administrar la energía de la batería depende del uso de controladores más sofisticados que tengan funciones para preservar las baterías del perfil de carga (controlador PWM) y hacer que los módulos fotovoltaicos funcionen en el punto de máxima potencia (controlador MPPT).

4 – ¿Para que sirve el Inversor de un sistema de energía fotovoltaica ?

La función principal del inversor es transformar la corriente eléctrica continua CC y la tensión, normalmente suministrada por los módulos fotovoltaicos o bancos de baterías, a corriente y voltaje alterno CA que necesitan la mayoría de los equipos eléctricos.

Los inversores típicamente se clasifican según la forma de onda proporcionada a la carga. Las formas de onda principales de los inversores son:

Onda cuadrada; 
Onda cuadrada modificada o rectangular; 
Onda sinusoidal pura. 

¿Cómo calculo la eficiencia del inversor ?

La eficiencia del inversor se calcula dividiendo la potencia entregada en su salida y su potencia de entrada. 

La eficiencia del inversor es suministrada por el fabricante y generalmente está por encima del 90%.

¿Cómo funciona un inversor ?

El principio de funcionamiento de la unidad consiste en un circuito electrónico con teclas para permitir o interrumpir el paso de la  corriente alterna que produce .

Finalmente, la corriente eléctrica que sale del inversor alimenta el equipo eléctrico. El inversor solar es una pieza clave en el funcionamiento de un sistema de ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN SISTEMAS AISLADOS

Si te quedan duda mirá el siguiente video

Resumiendo

El artículo ha sido visto como la operación sin problemas de un kit solar depende de cuatro componentes presentados.

1 – Módulo fotovoltaico

2 – Banco de baterías

3 – Controlador de carga

4 – Inversor

Espero que el artículo te haya ayudado a comprender la importancia de estos cuatro componentes. 

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