Sistema Fotovoltaico

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Sistema Fotovoltaico

  • Posted by Ficom
  • On 5 febrero, 2020
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Un Sistema Fotovoltaico (SFV) incluye una serie de elementos indispensables para el correcto funcionamiento y control de la instalación. Estos equipos son: el módulo fotovoltaico, la batería o sistema de acumulación eléctrica (solo si el sistema es aislado), el regulador, el inversor, y otros elementos necesarios para mantener las condiciones de seguridad y rendimiento de la instalación.

  1. Módulo Fotovoltaico. Es el elemento fundamental de cualquier sistema solar fotovoltaico, tiene como misión captar la energía solar incidente y generar una corriente eléctrica, está compuesto de los siguientes elementos:

Células solares o células fotovoltaicas, fabricadas mediante silicio, pueden ser de tres tipos principales:

  1. Silicio monocristalino, en las que el silicio que compone las células está formado por un único cristal, cuya red cristalina es idéntica en todo el cristal y caracterizada por la solidificación de los átomos de silicio en tres direcciones espaciales perpendiculares entre sí, y sin imperfecciones.
  2. Silicio policristalino, en la que los procesos de cristalización del silicio no son ordenados, obteniéndose redes cristalinas diferentes en cada cristal y conformándose la célula mediante la unión de diferentes cristales.
  3. Silicio amorfo, en el cual no hay red cristalina alguna y el material es depositado sobre finas capas que se unen entre sí.

En ellas se produce el efecto fotovoltaico, consistente en la excitación de un material semiconductor, el silicio, por la incidencia de la radiación solar, provocando el movimiento de los electrones del material por el interior del mismo, movimiento que es transformado en corriente eléctrica continua cuando se cierra el circuito.

El fundamento de la corriente eléctrica interna está en la existencia de dos zonas de conductividades diferentes denominadas p y n en el material que constituye las células. Estas zonas se logran añadiendo impurezas en el silicio (dopaje de silicio). Las impurezas de boro generan la zona p (positiva por tener un electrón de enlace menos que el silicio) y las impurezas de fósforo generan la zona tipo n (negativo, por tener un electrón de enlace más que el silicio).

Al incidir la radiación solar (fotones ) y al unirse ambas zonas (p y n) de los semiconductores, se generara una fuerza electromotriz por el movimiento de los electrones (cargas – ) en exceso de la zona n hacia los huecos (cargas +) de la zona p.

Para cerrar el circuito y permitir el movimiento exterior de los electrones (corriente eléctrica) se disponen sendas mallas metálicas en la parte frontal de las células (en forma de rejilla para permitir el paso de la radiación solar), que serán unidas mediante conductores eléctricos para extraer la corriente eléctrica generada por la célula.

Recubrimiento exterior, generalmente de vidrio para facilitar al máximo la captación de la radiación solar por la célula fotovoltaica.

Material encapsulante, actúa como protección de las células. Para este fin se utilizan productos a base de siliconas que son muy transparentes a la radiación solar y no se degradan fácilmente con el tiempo y protegen a las células contra la acción de la humedad.

Recubrimiento posterior, dota al módulo de protección y sirve de cerramiento. Suele ser también de vidrio (TEDLAR). En ocasiones este recubrimiento es de color claro, lo que supone una ventaja, ya que la radiación solar que ha pasado entre las células es reflejada por esa superficie y vuelve hacia el recubrimiento exterior, el cual vuelve a reflejar la radiación y es absorbida por las células.

Conexiones eléctricas, deben ser accesibles, normalmente se sitúan en la parte posterior del módulo. Tiene que ser una estructura estanca y que esté preparada para la fijación eb el bastidor o su integración en otro sistema constructivo.

  • Baterías o acumuladores eléctricos (solo para sistemas aislados). La necesidad de energía no siempre coincide en el tiempo con la captación que se obtiene del sol, por lo que es necesario disponer de un sistema de acumulación que haga frente a la demanda en momentos de poca o nula radiación solar, así como a la producción solar en momentos de poco o nulo consumo.
  • Regulador. Es el equipo que controla los procesos de carga y descarga de la batería. Controla el proceso de carga evitando que, con la batería a plena capacidad, los módulos fotovoltaicos sigan inyectando corriente en la misma. Se lleva a cabo anulando o reduciendo el paso de corriente del campo fotovoltaico. Controla el proceso de descarga evitando que el estado de carga de la batería alcance un valor demasiado bajo cuando se está consumiendo la energía almacenada. Esto se lleva a cabo desconectando la batería de los circuitos de consumo. El regulador también es una fuente de información de los parámetros eléctricos de la instalación fotovoltaica. Puede proporcionar datos de la tensión, corriente, estado de carga de las baterías, etc.
  • Inversor. Es un convertidor o rectificador, que adapta la corriente generada en los módulos a las condiciones de consumo de las diferentes cargas eléctricas. La denominación de cada uno de ellos depende del tipo de corriente que transforme. Así, se denomina inversor al elemento que transforma la corriente continua en alterna, convertidor al que transforma la alterna en continua y rectificador el que transforma la continua en continua.

Generalmente el inversor se conecta a la salida del regulador, si bien puede conectarse directamente en las terminales de la batería cuando posee control de descarga de la batería.

Los módulos fotovoltaicos y las baterías trabajan en corriente continua por eso cuando los elementos de consumo trabajan en continua es necesario un convertidor continua-continua para adecuar la tensión proporcionada por el acumulador a la solicitada por las cargas de consumo. En cambio, cuando los elementos de consumo trabajan en alterna es necesario el inversor continua-alterna.

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