Funcionamiento Instalación Fotovoltaica

Primero debemos saber como se compone: 

Células fotovoltaicas (Paneles solares)

Están compuestas de silicio y son las encargadas de captar la energía solar y transformarla en energía de corriente continua. Estas están unidas en módulos, que al integrarse, forman los paneles fotovoltaicos o comúnmente denominados paneles solares.

Una célula solar fotovoltaica convierte la energía solar directamente en energía eléctrica, utilizando energía fotovoltaica. ¿Que es esta célula?

La energía fotovoltaica es precisamente la propiedad de ciertos materiales (por ejemplo, silicio) para generar corriente eléctrica cuando es sometida a radiación solar. La energía de la luz solar (los fotones) "libera" electrones, creando un flujo de energía eléctrica.

A medida que los fotones van liberando electrones se va generando más y más electricidad.

Las células fotovoltaicas son capas de silicio "adicionadas" con fósforo y boro, que gracias a la radiación solar crean una diferencia de tensión (voltios) entre ambas capas. Para obtener un rendimiento utilizable, es común serializarlos en un módulo (o panel) para que el voltaje se ajuste a un sistema de CC (corriente continua) utilizable.

Tipos de paneles solares

Monocristalino: están compuestos por células monocristalinas. Son muy reconocibles por su intenso color negro y sus esquinas recortadas. Son un 15-25% más eficientes que el resto de modelos. Además su vida útil es más larga, ya que pueden durar hasta 25 años.

Policristalinos: se conforman a raíz de células policristalinas. Estos tienen un color azulado oscuro. Son más baratos pero también menos eficaces, aunque actualmente se ha logrado disminuir sus pérdidas por reflexión y mejorar su captación de la luz.

Capa fina: este modelo es diferente a los anteriores. No se trata de la unión de varias células individuales sino de una lámina cortada a medida. Su fabricación es más sencilla, lo que explica su bajo precio. Son muy flexibles y pueden adaptarse a todo tipo de superficies, por lo que cada vez se utilizan más en las casas. 

Estructura de soporte

Aparte de soportar las placas, tiene la función de darle la inclinación indicada a la misma.

Hay estructuras fijas, estructuras manuales —que se mueven a lo largo del año acorde a los rayos solares — y las estructuras móviles a dos ejes que se orientan automáticamente minuto a minuto según la disposición del Sol tanto diariamente como estacionalmente. 

Estructura Coplanar: se utiliza cuando se desea colocar el panel pegado a la cubierta, es la solución más atractiva desde el punto de vista estético, también permiten aprovechar mejor el espacio disponible en la cubierta.

Estructura triangular: corrigen la inclinación y orientación del panel optimizando la producción eléctrica, su uso es imprescindible en cubiertas planas, pueden ser fijadas mediante tornillería o lastres. Su precio es ligeramente superior al de las estructuras coplanares y ocupan más espacio debido a que obligan a dejar espacio entre filas de paneles con el fin de evitar que se den sombra entre ellos.

Estructura tipo bloc en tierra: permite el montaje de estructuras metálicas en tierra previamente alisada, sobre bloques modulares de cemento. Su utilización se especifica en lugares donde no es posible la instalación en tejados. 

Inversor

Las placas solares ó paneles fotovoltaicos producen corriente continua y la red eléctrica produce corriente alterna con lo cual, hay que acoplar ambos tipos de corriente para poder ser usada.

El inversor entonces, es el encargado de convertir la corriente continua (DC) en corriente alterna (AC) la que llega a tu hogar, gestionando el consumo de la vivienda y también la carga de baterías en el caso de que las hubiere. 

Sistema de monitorización

Monitoriza automáticamente el inversor y, en caso necesario, inicia inmediatamente la corrección de errores.

Nos permite conocer en tiempo real el estado de la instalación: todos los datos de producción y consumo de la energía renovable, tanto instantáneos como históricos, consumo, carga de baterías, etc…facilitando la gestión de mantenimiento.

En este sentido, existen varias opciones para cumplir con esta función. La monitorización puede realizarse de manera local o remota, esta última siempre que se disponga de un punto de conexión a internet. La visualización de datos puede hacerse desde el PC, tablet o smartphone indistintamente. Los programas de monitoreo inteligente son una de las alternativas más avanzadas, y consiste en aplicaciones que vigilan en tiempo real la actuación de las placas solares e inversores. 

Regulador de carga (si hay baterías)

Sirve para ajustar el voltaje de la corriente alterna a condiciones idóneas y previo transporte.

Su función es:

Controlar el estado de carga de las baterías: evitando sobre descargas durante el día y descargas durante la noche.

Alargar y optimizar la vida útil de las baterías: los acumuladores solares son los dispositivos más caros de las instalaciones fotovoltaicas. Los reguladores solares te ayudarán a aprovechar lo máximo posible estos dispositivos.

Proporcionar información sobre tu sistema fotovoltaico: estado de carga y voltaje de las baterías. 

Baterías (opcionales según requerimiento uso)

En instalaciones de autoconsumo desconectadas de la Red Eléctrica, es la encargada de almacenar la producción fotovoltaica para su posterior uso. Cabe destacar que el uso de baterías inteligentes encarece la instalación en gran medida y retrasa el periodo de recuperación de la inversión a unos 10 años. Sin embargo, estos sistemas aportan importantes ventajas, como permitir la continuidad del suministro eléctrico en todo momento y una mayor libertad, ya que no tendrás que estar conectado a la red general y podrás aprovechar al máximo tu producción fotovoltaica. 

También hay instalaciones fotovoltaicas conectadas a la Red Eléctrica que usan baterías para mejorar la eficiencia de su instalación o porque su consumo es principalmente nocturno. Para los usuarios de coche eléctrico se hace imprescindible si quieren cargar el coche durante la noche. 

Cuadro de protecciones

Es el que se encuentra en los hogares y ofrece la protección necesaria básica de nuestra instalación. 

Contador Bidireccional

Se encarga de transportar la electricidad a los centros de consumo

Todos los inmuebles tienen un contador general (actualmente casi todos son bidireccionales por ajuste del código de lectura) que mide el consumo eléctrico, es decir, la corriente que entra de la Red Eléctrica para ser consumida.

En el caso de que la instalación permanezca conectada a la red, que es lo más habitual, se necesita un contador bidireccional, que permita registrar tanto la corriente que entra como la que sale, ya que, además de consumirla, también puedes verter el excedente de tu producción fotovoltaica a la red general.

Estos excedentes serán compensados por tu comercializadora energética a precio de mercado, que suele estar en torno a 0,04-0,07 [€/kWh] aproximadamente. La compensación está limitada según la potencia contratada y no podrá aportar beneficios, sólo permitirá reducir hasta cero el importe por energía consumida.

Actualmente los contadores inteligentes existentes sólo tienen que reprogramarse por parte de la empresa suministradora de electricidad de la zona, en el código de lectura número 3 que permite la medición bidireccional del consumo. 

Conociendo ya los componentes de la central fotovoltaica te explicamos cómo funciona:

Primero, las células fotovoltaicas son captadas por los paneles solares. La corriente continua generada por los mismos se envía al inversor para que ésta sea transformada, a corriente alterna, en caso de existir baterías ,se instala un regulador previo, donde se ajusta la corriente al voltaje y tensión adecuado para transportar a la red eléctrica.

Luego ésta corriente es  monitorizada por un equipo paralelo, en la actualidad con conexión a internet,  para poder realizar un seguimiento y obtener información del funcionamiento mediante el mismo equipo ó una APP disponible según la marca instalada. 

Ventajas de las instalaciones fotovoltaicas

La principal es el ahorro que produce el autoconsumo en la factura eléctrica, en este caso, parte o la totalidad de la energía generada es para consumo propio.

En la actualidad, un sistema de 3 kW puede cubrir la mayoría de las necesidades de iluminación y consumo eléctrico de un hogar de cuatro miembros y una superficie de setenta metros cuadrados.

La amortización en una instalación en autoconsumo de este tipo, se sitúa entre seis y diez años, ya que depende tanto de la potencia instalada como del uso que se haga de la energía.

Otra de las grandes ventajas de estas instalaciones es a nivel medioambiental, ya que el uso de esta tecnología más limpia y sostenible puede beneficiar a la reducción de los combustibles fósiles al menos en una gran parte de nuestra vida cotidiana.

Además de ello no emite gases de efecto invernadero y tiene una baja producción de residuos contaminantes en todo el proceso.

En el próximo Post hablaremos del autoconsumo y de la instalación con ó sin volcado de excedentes de producción a la red , Esperemos que te haya sido útil nuestra información.