Cómo funciona la energía solar fotovoltaica?

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Emilio Serrano Quiroga
hace 7 años
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1 Cómo funciona la energía solar fotovoltaica? Un panel solar produce electricidad cuando hay luz. Mientras mas sol hay, mas electricidad se generará. La máxima generación se produce en verano a mediodía. Sin luz o sol, no habrá generación de electricidad. En otras palabras: un panel solar no produce nada en la noche y su generación máxima es al mediodía. La potencia máxima que puede producir un panel se llama Watt peak (Wp). Nuestro panel estándar, el PC250, tiene una potencia máxima de 250 Wp. =? Ejemplo: En el verano nuestro panel solar produce la suficiente energía para hacer funcionar 2 lámparas de 50 W durante 16 horas. En invierno se puede hacer funcionar 1 lámpara de 50 W durante 16 horas. Sin embargo, la generación de energía no es uniforme durante el día: en la mañana cuando sale el sol, aumentará la generación hasta llegar a su máximo al mediodía o un poco después. A final de la tarde nuevamente baja la generación. Quiere decir que en el comienzo del día no habrá energía suficiente para hacer funcionar la lámpara, después habrá un exceso de generación y finalmente en la tarde nuevamente no habrá suficiente. Además, en el caso de la lámpara, habrá mucha energía cuando no la necesitas (de día), y no habrá generación de energía cuando mas la necesitas (en la noche). También se debe considerar factores de eficiencia del sistema completo, que son descontados.

2 Cómo podemos resolver éstos problemas? Existen dos tipos de sistemas: sistemas conectados a la red (On-Grid) y sistemas autónomos o aislados (Off-Grid): I - El sistema conectado u On-Grid es el más simple y requiere una inversión menor. Los paneles solares se conectan a través de un inversor al sistema eléctrico de tu casa y a la red externa de electricidad. En cualquier momento del día, la energía producida por los paneles solares y que no se usa en la casa, será entregada a la red eléctrica externa, por ejemplo a Chilquinta. Si los paneles solares no producen suficiente energía, se toma lo que se necesita de la red eléctrica de la compañía eléctrica, como siempre se hacía. De esta manera no se pierde electricidad y siempre habrá suficiente para la casa. Ejemplo: 1 panel PC250 produce anualmente aproximadamente 467 kwh. En un sistema conectado no se perderá nada y esta energía es suficiente para hacer funcionar 2 lámparas de 50 W durante 13 horas todo el día durante todo el año. Red medidor inversor Casa

3 II - Un sistema autónomo es mas caro, mas complejo y menos eficiente. En estos sistemas los paneles solares se conectan a un serie de baterías a través de un controlador de carga. Al mismo tiempo, las baterías son conectadas al sistema eléctrico de la casa a través de un inversor. No existe conexión con la red eléctrica externa. Los paneles entregan la energía eléctrica a las baterías para ser almacenada; cuando las baterías se llenan, se pierde la energía producida. La eléctricidad que se necesita en la casa será entregada por las baterías. El tamaño del sistema se calcula tomando en cuenta la generación en invierno; como consecuencia, se necesitan mas paneles, ya que en invierno hay menos horas de sol, mas nubosidad y la posición del sol es menos favorable para la generación. A la vez, se requiere una gran cantidad de baterías para almacenar la energía. Ejemplo 1: para hacer funcionar las mismas dos lámparas de 50 W durante 13 horas todos los días, ahora se necesitan 3 paneles PC250 y 4 baterías de 12V, 100 Ah. Este sistema da un respaldo de dos días solamente, en caso de mal tiempo. Ejemplo 2: con un panel PC250 y dos baterías de 12 V, 100 Ah, en invierno se puede generar la energía suficiente para hacer funcionar una lámpara de 50 W durante 9 horas en invierno, y 16 horas en verano. Nuevamente, con un respaldo de dos días en caso de mal tiempo. Solar Panel Regulador de carga inversor Casa Baterías

4 Cómo se dimensiona un sistema? Sistema conectado u On-Grid: Primero, se revisan las facturas de la compañía eléctrica (Chilquinta) para determinar el consumo de energía eléctrica anual (cantidad total de kwh). Después se debe definir cuanto es el ahorro que se quiere lograr. Si las facturas indican que gastas 1500 kwh y si quieres ahorrar el 100%, se selecciona un sistema que produce 1500 kwh al año. Será un sistema de 3 paneles y un inversor de 1 kw.

5 Sistema autónomo u Off-Grid: En el caso de los sistemas se deben analizar varios elementos. Primero: cuantos aparatos se usan al mismo momento? En otras palabras: cual es el consumo instantáneo máximo? El sistema debe ser capaz de entregar esta potencia máxima. En segundo lugar, se debe determinar la energía total que usan los aparatos en un día. Por ejemplo: una casa puede tener una potencia máxima de 3000 W y un consumo diario de 4 kwh. Un sistema adecuado tendría 8 paneles solares, 4 baterías de 12 V y 250 Ah, y un inversor de 3 kw. Aparato Especificación Potencia Consumo/año Consumo/día Comentarios Refrigerador 200l - C Continue Microondas ,5 hrs/semana Lavadora 5kg - C x semana Secadora 6kg - C x semana Lavaplatos B x semana TV - LCD hrs/día Computadora estándar hrs/día Secador de min/día pelo Aire Acond BTU hrs/día/6 meses Bomba piscina 0.25 kw m x 8m x 1.5 m Iluminación 10 x 7W hrs/día LED Total

6 Cambio en el método de uso Un sistema Off Grid y un sistema On Grid sin vender electricidad, necesitan de otra manera para usar electricidad. Necesitan usar más electricidad en los momentos de mayor producción con su sistema fotovoltaico y menos en la noche. Resúmen No conectado a la red Energía carga baterías Sistema seleccionado depende de la potencia y el consumo instantáneo máx de los artefactos de la casa Sistema seleccionado depende del consumo total del día (kwh) Se dimensiona considerando el sol en invierno Conectado a la red Exceso de electricidad se vende a la red Sistema seleccionado cálculado por el consumo total por año ((kwh) El total kwh es aprovechado Se dimensiona considerando las horas de sol promedio por año No conectado a la red Conectado a la red Sistema 1000 W 1000 W Potencia máx 1000 W Límite de red Consumo por día máx 4 kwh Sin límite Consumo por año máx 1460 kwh Sin límite Produce por día máx 1460 kwh 1400 kwh Cantidad de paneles 8 3 Cantidad de baterías Ah Días autónomas 2 Sin límite TecnoVerde ofrece sistemas para producir electricidad a sus necesidades.

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