Componentes y Funcionamiento de una Instalación Solar Fotovoltaica

Conexión en Paralelo de Paneles Solares

La conexión en paralelo permite aumentar la intensidad en todo el conjunto.

Agrupamiento y Conexión de Paneles

La conexión de los módulos fotovoltaicos se realiza por la parte posterior de los mismos, en una caja de conexiones. Esta caja contiene diodos de protección que solo dejan pasar la corriente en un sentido. Tiene varias misiones:

• Impedir que las baterías de la instalación se descarguen a través de los paneles.
• Evitar que se invierta el flujo de corriente entre bloques interconectados en paralelo cuando en alguno de ellos se produce sombra.
• Proteger individualmente cada panel de posibles daños ocasionados por sombras parciales que se produzcan en circunstancias especiales.

El Regulador de Carga

El regulador evita situaciones de carga y sobrecarga en la batería. Trabaja en dos zonas: en la parte de carga, garantiza una carga suficiente al acumulador y evita situaciones de sobrecarga; y en la parte de descarga, se ocupa de asegurar el suministro diario suficiente y evitar la descarga excesiva de la batería.

Dado que los módulos solares tienen una tensión nominal mayor que la de la batería, si no existiera regulador se podrían producir sobrecargas.

El dimensionado de la instalación solar se realiza de manera que se asegure el suministro de energía en las peores condiciones de luminosidad del sol, por ello se toman como referencia los valores de irradiación en invierno.

Características del Regulador

En la hoja de características del regulador aparecerá:

• Características físicas del regulador: peso, dimensiones, material empleado en su constitución.
• Características eléctricas.
• Normas de seguridad que cumple.

Acumuladores o Baterías

La llegada de la energía solar a los módulos fotovoltaicos no se produce de manera uniforme. Este hecho hace necesaria utilizar algún sistema de almacenamiento de energía.

Las baterías son dispositivos capaces de transformar la energía química en eléctrica. El funcionamiento en una instalación fotovoltaica es: generación, almacenamiento y consumo.

Las baterías son recargables a través de un regulador de carga y tienen las siguientes misiones:

• Almacenar energía durante un determinado número de días.
• Proporcionar una potencia instantánea elevada.
• Fijar la tensión de trabajo de la instalación.

Otros Parámetros de los Acumuladores

• Eficiencia de carga: relación entre la energía empleada para recargar la batería y la energía realmente almacenada.
• Autodescarga: sin estar en uso, tiende a descargarse.
• Profundidad de descarga: cantidad de energía, en tanto por ciento, que se obtiene de la batería durante una determinada descarga, partiendo del acumulador totalmente cargado.

Otras Características

• Buena resistencia al ciclado.
• Bajo mantenimiento.
• Buen funcionamiento con corrientes pequeñas.
• Amplia reserva del electrolito.
• Deposita materiales desprendidos.
• Vasos transparentes.

El Inversor

Se encarga de convertir la corriente continua de la instalación en corriente alterna.

La misión del inversor en las instalaciones autónomas es proporcionar una corriente alterna como la de la red eléctrica.

En el caso de las instalaciones conectadas a la red, el inversor debe proporcionar una corriente alterna que sea de las mismas características que la de la red eléctrica.

La principal diferencia entre los dos tipos de instalaciones es que en las autónomas se cuenta con los acumuladores para almacenar la energía y los reguladores de carga de los mismos, mientras que en las instalaciones conectadas a la red, la energía eléctrica no se almacena, sino que se pone a disposición de los usuarios a través de la red eléctrica según se produce. En este tipo de instalaciones, existirán equipos de medida tanto de la energía que se vende a la red eléctrica como del propio consumo de la instalación productora.

Características del Inversor

• Alta eficiencia: debe funcionar bien para un amplio rango de potencias.
• Bajo consumo en vacío: cuando no haya cargas conectadas.
• Alta fiabilidad: resistencia a los picos de arranque.
• Protección contra cortocircuitos.
• Seguridad.
• Buena regulación de la tensión y frecuencia de salida.

Inversores en Instalaciones Eléctricas Conectadas a la Red

Los parámetros que determinan las características y prestaciones de un inversor son los siguientes:

• Potencia: determinará la potencia máxima que podrá suministrar a la red eléctrica en condiciones óptimas.
• Fases: los inversores cuya potencia es inferior a 5000 W son monofásicos; los mayores de 15000 W son trifásicos.
• Rendimiento energético: debería ser alto en toda la gama de potencias a la que se trabaja. Los modelos actualmente en el mercado tienen un rendimiento medio situado en el 90%.
• Protecciones: el inversor debería incorporar algunas protecciones generales que son:
  • Interruptor automático.
  • Funcionamiento en isla.
  • Limitador de la tensión máxima y mínima.
  • Limitador de frecuencia máxima y mínima.
  • Protección contra contactos indirectos y sobrecarga.
  • Protección contra cortocircuitos.
  • Bajos niveles de emisión e inmunidad de armónicos.