Fundamentos y Aplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica y Térmica

Tipos de Aprovechamiento de la Energía Solar

Termosolar: Los rayos producen vapor de agua que se inyecta a la turbina de un alternador.

Fotovoltaica: Producción de energía por la incidencia de la radiación solar sobre un material semiconductor.

Solar térmica: Calienta los líquidos para calefacción y agua caliente.

Instalaciones Fotovoltaicas y sus Componentes

Instalación solar fotovoltaica: Conjunto de elementos que convierten la radiación solar en energía eléctrica. Se lleva a cabo en las células fotovoltaicas.

Huertos y parques solares: Grandes parcelas de paneles para vender la energía eléctrica generada.

Instalaciones de Autoconsumo

Las instalaciones de autoconsumo reducen el consumo de la red, sustituyéndolo por energía fotovoltaica. Sus componentes principales son:

• Generador fotovoltaico: Encargado de convertir la radiación solar captada en energía eléctrica a través de semiconductores.
• Inversor: Transforma la energía eléctrica de corriente continua (CC) a corriente alterna (CA).
• Contador: Mide la energía que fluye desde los paneles hasta la red de distribución.

Instalación Solar Fotovoltaica Aislada

Se trata de un sistema de producción en el que la energía eléctrica es aportada solo por el sol. Este sistema incluye:

• Generador fotovoltaico: Formado por paneles solares unidos en serie o en paralelo, configuración conocida como campo solar.
• Sistema de acumuladores: Almacena la energía conseguida del campo solar para las horas de menos luz.
• Regulador de carga: Dispositivo destinado a proteger las baterías de los excesos de carga y descarga por el consumo.
• Convertidor/inversor: Dispositivo electrónico que adapta los niveles y tipos de tensión entre el sistema de acumulación y los receptores.

Configuración de Conexiones

• Conexiones en serie: Eleva la tensión de salida.
• Conexión en paralelo: Eleva la intensidad de salida.
• Conexión mixta: Eleva tanto la tensión como la intensidad.

Conceptos Fundamentales de Radiación Solar

Radiación del sol: Es libre, inagotable, limpia, intermitente y no se puede controlar.

Irradiación: Cantidad de energía recibida por unidad de superficie; no solo se compone de luz visible, sino también de rayos infrarrojos.

Constante solar: Es la radiación solar que alcanza la parte externa de la atmósfera terrestre.

La radiación se clasifica en:

• Radiación directa
• Radiación difusa
• Radiación reflejada

Declinación solar: Ángulo por el cual el eje de rotación de la Tierra no es perpendicular al plano de su órbita solar.

Parámetros de Posicionamiento y Rendimiento

• Acimut solar: Ángulo que forma el sol con el sur geográfico.
• Altura solar: Ángulo que forman los rayos con el plano horizontal.

Posicionamiento del Módulo

• Acimut del módulo: Ángulo que forma el eje del módulo con el sur geométrico.
• Inclinación del módulo: Ángulo que forma la superficie del módulo respecto al plano horizontal.

Irradiación total diaria: Depende de la nubosidad y de las horas de sol, las cuales están supeditadas a la latitud del lugar y la época del año.

Rendimiento de los módulos: Es la relación entre la energía que reciben del sol y la que producen. Se ve afectado por:

• Pérdidas intrínsecas: Debidas a la naturaleza, son las más comunes.
• Pérdidas propias: Debidas a las características específicas del módulo fotovoltaico.