TUTORIAL [Solar Fotovoltaica]

Transcripción

1 TUTORIAL [Solar Fotovoltaica] COMPONENTES DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO: La Batería (ó Acumulador) Debido a que la radiación solar es un recurso variable, en parte previsible (ciclo día-noche), en parte imprevisible debido a la nubosidad; se necesitan equipos apropiados para almacenar la energía eléctrica cuando existe radiación y para utilizarla cuando se necesite. El almacenamiento de la energía eléctrica producida por los módulos fotovoltaicos se hace a través de las baterías o acumuladores, siendo construidas especialmente para sistemas fotovoltaicos. Las baterías fototovoltaicas son un componente muy importante de todo el sistema pues realizan varias funciones esenciales para el buen funcionamiento de la instalación: Almacenan energía eléctrica en períodos de abundante radiación solar y/o bajo consumo de energía eléctrica. Durante el día los módulos solares producen más energía de la que realmente se consume en ese momento. Esta energía que no se utiliza es almacenada en la batería. Proveen la energía eléctrica necesaria en periodos de baja o nula radiación solar. Normalmente en aplicaciones de electrificación rural, la energía eléctrica se utiliza intensamente durante la noche para hacer funcionar tanto lamparas o bombillas así como un televisor o radio, precisamente cuando la radiación solar es nula. Estos aparatos pueden funcionar correctamente gracias a la energía eléctrica que la batería ha almacenado durante el día.

2 Proveen un suministro de energía eléctrica estable y adecuado para la utilización de aparatos eléctricos. La batería provee energía eléctrica a un voltaje relativamente constante y permite, además, operar aparatos eléctricos que requieran de una corriente mayor que la que pueden producir los paneles (aún en los momentos de mayor radiación solar). Un acumulador ha de cumplir dos condiciones: Tiene que ceder una potencia instantánea superior a la que los paneles solares son capaces de dar en sus mejores momentos. Esto es así para poder suministrar la energía necesaria en el arranque de un motor. Tiene que mantener un nivel de tensión estable, ya que un panel solar genera energía en función de la intensidad solar que le llega, y eso es muy perjudicial para los aparatos. Características de los acumuladores. En su apariencia externa los acumuladores solares no difiere mucho de los utilizados en automóviles. Sin embargo, internamente las baterías para aplicaciones fotovoltaicas están construidas especialmente para trabajar con ciclos de carga/descarga profundos, es decir, soportan un uso de mayor tiempo antes de volver a cargarse. Las baterías de los automóviles no son apropiadas para un sistema fotovoltaico, debido a que están diseñadas para ciclos de carga/descarga más cortos (menor tiempo de uso), acortándose enormemente su vida útil. Es importante saber que el voltaje de una batería nos va a determinar el voltaje de funcionamiento de los paneles solares. Así, la necesidades de los paneles solares se calcula a

3 partir del voltaje necesario de una batería, y no al contrario. Más adelante se verá como se realiza dicho cálculo. No se tendrá nunca el acumulador ideal, ya que si existe una autodescarga baja no soporta grandes descargas, y si existe uno capaz de admitir profundidades de descargas grandes, nos va a resultar muy caro. Por esto resulta difícil elegir el acumulador adecuado, ya que no es fácil decantarse por el lado del factor económico o el de la idoneidad. La capacidad de la batería se mide en amperio-hora (Ah), una medida comparativa de la capacidad de una batería para producir corriente. Dado que la cantidad de energía que una batería puede entregar depende de la razón de descarga de la misma, los Ah deben ser especificados para una tasa de descarga en particular. La capacidad de las baterías fotovoltaicas en Ah se especifica frecuentemente a una tasa de descarga de 100 horas (C- 100). Las baterías que más se utilizan en las aplicaciones fotovoltaicas son las de níquel-cadmio y las de plomo-ácido: Baterías Níquel-Cadmio. Desventajas: la única desventaja es que son bastante más caras. Ventajas: + Son más fiables y resistentes. + Soportan descargas de hasta el 90% de su capacidad teórica. + Se recuperan totalmente. + Aguantan bajas temperaturas. + Soportan los cortocircuitos. + Mantenimiento mínimo. + No producen gases corrosivos. Baterías Plomo-ácido. Desventajas: - No admite muchos ciclos de por debajo del 40% de su capacidad.

4 - Tiene un efecto memoria por lo que puede que no se recuperen totalmente. - Les afectan los cortocircuitos en su rendimiento. - Necesitan un mayor mantenimiento. Ventajas: + Son mucho más económicas. + Idóneas para pequeñas instalaciones. + La vida útil puede ser mucho más larga con el mantenimiento adecuado. Capacidad de la batería. Proceso de carga y descarga: la profundidad de descarga de un ciclo diario es del 5 ó 10% de la capacidad total (en viviendas), pero en un ciclo autónomo vendrá determinado por el tipo de batería, no debiendo sobrepasar nunca el 80% en las de Ni-Cd, siendo del 40% en las no estacionarias para uso fotovoltaico en las de plomo-ácido. Nivel o estado de carga: Si la batería se descarga su voltaje disminuye. Cuando la batería se carga, éste aumentará. Para saber la media de voltaje de manera fiable, con las curvas de tensión-profundidad de carga que nos da el fabricante, desconectaremos la batería para evitar cargas o descargas, y así medir con el voltímetro. Otra forma de lograrlo se hace midiendo la intensidad relativa del electrolito con la ayuda de un densímetro y llevando el valor al gráfico correspondiente. En baterías cargadas tendremos un valor similar a 1,3 y 1,05 para baterías descargadas. Antes de llegar a 0 se alcanza el valor inferior límite, valor a partir del cual no puede recuperarse, si se sigue descargando. Velocidad de carga/descarga: Si una batería se está cargando, la diferencia de potencial en bornes es superior a la que tendría si se desconecta la corriente de carga, gracias a la resistencia interna de la batería. Si se está descargando, la tensión en bornes será inferior gracias a su resistencia interna. La resistencia interna tiene un papel primordial, ya que la caída de tensión interna es el producto de la intensidad por la resistencia interna, por lo que el régimen de carga-descarga va a depender de la intensidad (caída de tensión interna).

5 El voltaje final recomendado para que la batería llegue al estado de plena carga será mayor cuanto más baja sea la temperatura, ya que ésta impedirá que se realice la reacción química adecuadamente, por lo que va a absorber más energía para acabar el proceso. Se tendrá que corregir el voltaje aplicado en función de la temperatura media que tenga que soportar.