SISTEMA FOTOVOLTAICO 3. COMPONENTES DE UN SIS- TEMA FOTOVOLTAICO 1. DEFINICIÓN 2. CORRIENTE CONTINUA COLECCIÓN DE TECNOLOGÍAS TRANSFORMANDO VIDAS

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1 COLECCIÓN DE TECNOLOGÍAS TRANSFORMANDO VIDAS FICHA 7 SISTEMA FOTOVOLTAICO Para alimentar aparatos que funcionan con corriente alterna, a partir de energía fotovoltaica, es preciso usar equipos DC/AC, que producen una corriente alterna a partir de la corriente continua. Se les suele llamar convertidores de corriente, y también se les llama inversores. Las tensiones habituales de los paneles fotovoltáicos existentes en el mercado son como las de las baterías 12V o 24V, por ejemplo, ya que la energía se suele almacenar antes de su utilización. 3. COMPONENTES DE UN SIS- TEMA FOTOVOLTAICO Esquema de los componentes: 1. DEFINICIÓN Un sistema fotovoltaico (SFV) tiene como objetivo la captación de radiación solar y transformarla en energía eléctrica para su consumo. Los paneles fotovoltaicos están formados por celdas o células fotovoltaicas que convierten los rayos solares en electricidad y hacen que una corriente pase entre dos placas con cargas eléctricas opuestas. Un sistema: fotovoltaico puede ser: Panel fotovoltaico Molino de viento Micro Hidroeléctrico Grupo electrógeno 2. CORRIENTE CONTINUA Las células solares y los módulos fotovoltaicos producen electricidad en forma de corriente continua, como las baterías (no producen corriente alterna) El Panel Solar El panel solar es el corazón de nuestro sistema fotovoltaico que está construido de obleas. Una oblea es un disco fino de silicio de unos 0.2mm a 0.3mm de grosor. Debido a las diferentes capas semiconductoras, la incidencia de la luz provoca en la célula solar una separación de cargas que puede medirse por fuera como una diferencia de 1

2 potencia. Esta diferencia de potencia depende del material semiconductor y, en caso el silicio sea de unos 0.6 voltios. Para que el panel tenga una tensión valorable se conecta unas 32 obleas en cadenas en serie hasta llegar a 19.2 voltios. Las cadenas de obleas se pegan encima de una plancha que es la base del panel. Las obleas se tapan con un vidrio para proteger de la lluvia y humedad. El agua destruye las obleas y sus contactos. Los contactos para conectar los cables están en una caja detrás del panel; en la caja también encontramos diodos. Tipos de Células Solares Células de silicio mono cristalinas Células de silicio poli cristalinas Células de capa fina (células de silicio amorfas y otros matariles) El mercado está dominado por un 93% de células mono y poli cristalina. Clasificación según su eficiencia Tipo de célula Eficiencia de módulo Superficie para 1kWp Mono cristalina 13 17% 7 9 m 2 Poli cristalina (ECG) % 8 9 m 2 Poli cristalina 8 10 % 9 11 m 2 Capa fina 6 8 % m 2 Amorfa 4 7 % m 2 La máxima potencia de una célula solar depende directamente de la radiación solar y la temperatura de la célula. Para la potencia máxima se usa la determinación potencia pico y se la consigna como Wp vatios pico. Todos los módulos solares llevan la indicación de cuál es su potencia pico en las siguientes condiciones: Temperatura del módulo de 25 C Radiación de 1000 W/m2 Factor masa de aire de 1.5 AM El factor de corrección depende del panel, que está alrededor de 0.5%/K, y eso significa que por cada centígrado mayor de 25 C la potencia baja 0.5%. Por ejemplo, tenemos un panel de 100Wp con un factor de 0.5%/K que tiene una temperatura de 50 C, eso significa que su potencia es de 50 C 25 C = 25 C * 0.5% = 12.5% 100 * 12.5% /100 = 12.5W la potencia del panel es 12.5 W menor. 2

3 Un buen fabricante da por lo menos 20 años de garantía. También la tolerancia de los valores es igual o menor a 5%. las baterías de carro. Con la diferencia que son mucho más caras Batería En los sistemas fotovoltaicos de suministro, la producción de energía y el consumo raramente transcurren simultáneamente. Así pues, en régimen aislado resulta imprescindible almacenar la corriente fotovoltaica generada durante el día para cubrir la demanda nocturna. En el mercado mundial existen diferentes tipos de baterías como la Plomo-Acido batería, la Plomo-Gel batería, las baterías solares y también las pequeñas pilas recargables. Si descargamos la batería más que los 11.9 voltios, llegamos rápido al límite de la descarga profunda de 10.8 voltios. Descargas más profundas empiezan a disminuir la capacidad de la batería irreversible hasta su muerte. 3.3 Regulador El regulador cumple en general tres tareas importantes: Controlar la tensión de carga (para evitar sobrecarga) Cortar la corriente a los artefactos al llegar a 11.8 voltios Evitar la descarga a través del panel en la noche Batería solar La batería solar es mejorada para el uso en sistemas solares. También la autodescarga de la batería es la mitad de las baterías de carro. Estas baterías no pueden dar altas corrientes como las baterías del carro, normalmente no es necesario. Pero nunca se debe usar este tipo de baterías en un carro. Batería de Plomo-Gel Esta batería está construida para el uso en cualquier posición, hasta de cabeza. Porque la mezcla de ácido y agua destilada está en forma de gelatina, y eso no permite que salga de la batería. Estas baterías tienen una valvulita de seguridad para dejar salir los gases que se producen en caso de sobrecarga. Las características eléctricas son casi iguales que En el mercado existe una variedad de reguladores de muy simples hasta con microordenador. Para nuestro uso uno simple que cumpla las tres tareas mencionados es suficiente Inversores Los Inversores son muy útiles porque nos pueden transformar la corriente continua a corriente alterna de 220 Voltios que nos sirve para hacer funcionar aparatos como computadoras. En el mercado existen tres tipos de inversores, los cuales dependen de qué equipos queremos usar. El Cambiador en trapecio, por ejemplo, se 3

4 acerca más al óptimo de la curva seno. Y son suficientes para la mayoría de los artefactos como televisor, equipos y máquinas como lavadoras, refrigeradoras, etc. Como es un poco más complicado de producir el trapecio, estos inversores son caros. Hay que tener cuidado con el uso de motores porque ellos pueden jalar 5 veces más potencia en el momento de arranque que en su uso. Por eso muchos inversores tienen dos potencias. Por ejemplo 300W/500W, que significa que su uso corrido puede abastecer 300Vatios y en un corto plazo de máximo 20min puede brindar 500Vatios Los cables que se instalan en el exterior deben ser resistentes a la radiación ultravioleta del sol. 3.5.Cables Los cables se necesitan para el transporte de la corriente entre los diferentes artefactos. En un sistema de corriente continua la resistencia que hacen los electrones en los cables es mucho más alta que en sistemas de corriente alterna. Para no desperdiciar la energía ganada del sol es necesario elegir el diámetro correcto de un cable por su carga y distancia. Demasiada carga en un cable puede llegar a encender el cable y así provocar un incendio en la casa. Es importante que elijamos los cables con pérdida de corriente de menos de 5%; mejor será solo un 1%. Como en la ida y la vuelta hay pérdida de tensión, tenemos que duplicar el metro de cable. Entre la batería y el regulador fácil pueden pasar unos 10 Amperios. El valor Ω/mm 2 es la resistencia por mm 2 de un cable de cobre. Para nuestro ejemplo elegimos el cable AWG 14 con un área de 2.08mm Fusibles Los fusibles son muy importantes para la seguridad de nuestro sistema. Sin que queramos, podemos producir un cortocircuito, lo cual sin fusibles puede causar la destrucción del sistema. Como las baterías brindan altas corrientes que pueden transformar los cables en focos y así causar incendios, es muy importante que los sistemas cuenten con fusibles. En primer lugar usamos los fusibles para proteger nuestros cables, por eso todos los cables deben tomar la corriente a través de, por ejemplo: Una instalación con 10 Focos de 15 Vatios más un televisor de 30Vatios y una radio de 20Vatios que suma 200Vatios en total. Son 16.7 Amperios, entonces el fusible principal debe ser de 20 Amperios, pero eso es mucho para los cables delgados que van a los focos, entonces esos deben tener sus fusibles aparte. IMPORTANTE Para la conexión entre regulador y batería ver que no nos pasemos de 1% de pérdida. Ejemplo: Si Queremos conectar un Foco de 10Vatios con 8.0 metros de cable (solo ida) necesitamos un cable AWG N 14 que tiene un área de 2.08mm 2. 4

5 4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS: Ventajas Medioambientales No contamina el medioambiente ya que no producen emisiones de anhídrido carbónico (Co2) ni otros gases contaminantes para la atmosfera No consume combustibles sólidos No producen ruidos molestosos Son inagotables Reducen la taza de Incendios Ventajas socio Económicas Su instalación es simple Requiere poco mantenimiento Tiene una vida larga que supera los 30 años Resisten condiciones climáticas extremas: granizo, viento, temperatura y humedad Se utiliza en viviendas rurales donde no llega la Red eléctrica Interconectada Se pueden vender los excedentes de electricidad (a una compañía eléctrica) Toleran el aumento de potencia mediante la incorporación de nuevos SFV. Desventajas: El costo inicial es elevado No permiten transportar electricidad a grandes distancias, máximo hasta 30m., más allá de esto el voltaje se reduce dependiendo del grosor de cable utilizado Usos (Indicar Wp: 80) Electrificación de viviendas rurales Bombeo para agua de riego Cerco eléctrico para ganado (pastoreo eléctrico) En telecomunicaciones: repetidoras de señal telefonía rural y móvil Equipos multimedia (televisión, DVD) Alumbrado publico Conexión a la red de electricidad Uso productivo de pequeños equipos como: hiladoras, esquiladoras y tejedoras. ESTRUCTURA DE FINANCIAMIENTO COSTOS DIRECTOS TOTAL SP FAMILIA I Materiales e Insumos II II IV Equipos y Herramientas Mano de obra no calificada Transporte de materiales COSTOS INDIRECTOS I Maestro de obra III Gastos administrativos (10%) TOTAL EN NUEVOS SOLES SOLUCIONES PRÁCTICAS Soluciones Prácticas es un organismo de cooperación técnica internacional que contribuye al desarrollo sostenible de la población de menores recursos, mediante la investigación, aplicación y diseminación de tecnologías apropiadas. Tiene oficinas en África, Asia, Europa y América Latina. La oficina regional para América Latina tiene sede en Lima, Perú y trabaja a través de sus programas de Sistemas de producción y acceso a mercados; Energía, infraestructura y servicios básicos; Gestión de Riesgos y Adaptación al Cambio climático y las áreas de Control de calidad, Administración, Finanzas y Comunicaciones. Oficina de Lima: Calle Tomás A. Edison 257, San Isidro - Lima, Perú Teléfonos: (511) , , , (Fax) Mayor información: info@solucionespracticas.org.pe Este documento ha sido elaborado con el apoyo financiero de Comisión Europea. Los puntos de vista que en él se expresan no representan necesariamente el punto de vista de la Comisión Europea. 5