¿Cómo técnicos que podemos para mejorar nuestro entorno?
La energía solar fotovoltáica es aquella que se obtiene por medio de la transformación directa de la energía del sol en energía eléctrica de corriente continua (CC).
La primera experiencia se obtuvo del "efecto fotoeléctrico", fue realizada por Becquerel en 1839. En 1885 fue creada la primera celda fotovoltaica con un deposito de selenio sobre un soporte metálico y cubrilo con una fina capa de oro.
En 1920 Albert Eistein gana el premio nobel y explica el funcionamiento del fotón
Video sistema fofovoltaico
https://www.youtube.com/watch?v=6-uHVh5DLY4
Video sistema fofovoltaico
https://www.youtube.com/watch?v=6-uHVh5DLY4
Usos de la energía solar fotovoltaica
Los generadores eléctricos solares tienen un campo de aplicación muy importante en pequeñas potencias y en aquellas zonas donde no llega la red de distribución eléctrica, pero no es excluyente, su utilización en instalaciones de mayor potencia es esperable a partir de una disminución progresiva del costo de los módulos, como viene sucediendo desde hace unos diez años. Su principales aplicaciones son:
- Electricidad de viviendas y establecimientos rurales: iluminación, televisión, telefonía, bombeo de agua, comunicaciones.
- Electrificación de alambrados.
- Balizamiento y señalización.
- Alumbrado exterior autónomo.
- Casas rodantes.
- Náutica.
- Protección catódica.
Ventajas
Sus ventajas fundamentales son:
- No consumen combustible.
- No tienen partes mecánicas en movimiento, lo que se traduce en mantenimiento nulo.
- Vida útil superior a los 30 años.
- Resisten condiciones extremas de viento, granizo, temperatura, humedad.
- Son totalmente silenciosos.
- No contaminan el medio ambiente.
- Son modulares, lo que permite aumentar la potencia instalada sin interrumpir el funcionamiento del generador.
Componentes principales
los componentes principales son
- Panel fotovoltaico
- Regulador de carga
- Baterías
- Inversor de CC a CA
Panel fotovoltaico
Video paneles
https://youtu.be/7u1G7CjdXR0
Clasificación según el tipo de cristal
Clasificación según el tipo de cristal
Clasificación de módulos según su potencia.
A - Alta potencia. (50 Wp a 220 wp)
C – Baja potencia (2 wp a 18 wp)
D - Aplicaciones especiales.
E - Módulos de uso militar.
Reguladores de carga
Existen diversos tipos, el diseño más simple es aquél que involucra una sola etapa de control.
El regulador monitorea constantemente la tensión de la batería. Cuando dichas tensión alcanza un valor para el cual se considera que la batería está cargada (aprox. 14.1 volts para una batería de plomo ácido de 12 volts nominales), el regulador interrumpe el proceso de carga. Esto puede lograrlo abriendo el circuito entre módulos fotovoltaicos y batería (control tipo SHUNT). Cuando el consumo hace que la batería comience a descargase y por lo tanto a bajar su tensión, el regulador reconecta el generador a la batería y vuelve a comenzar el ciclo.
El regulador queda definido especificando su nivel de tensión (que coincidirá con el valor de tensión del sistema) 12 V; 24 V; etc. y la corriente máxima que deberá manejar (amperes).
Para ilustrarlo con un ejemplo sencillo; si se supone que se tiene que alimentar una vivienda rural con consumos en 12 volts C.C. y para ello se utilizan dos módulos fotovoltaicos de 40 Watts conectados en paralelo:
La corriente máxima de estos dos módulos es IMP = 2.75 A y la corriente de cortocircuito ICC = 3 A.
Al estar los módulos en paralelo, la corriente total máxima que deberá controlar el regulador será: I tot = 2 x 3 A = 6 Amp.
Se considera la corriente de cortocircuito para contemplar la situación más desfavorable
Baterías
La función prioritaria de las baterías en un sistema de generación fotovoltaica es la de acumular energía que se produce durante las horas de luminosidad para poder ser utilizada en la noche o durante períodos prolongados de mal tiempo.
Otra importante función de las baterías es la de proveer una intensidad de corriente superior a la que el dispositivo fotovoltaico puede entregar.
Tal es el caso de un motor, que en el momento del arranque puede demandar una corriente 4 a 6 veces su corriente nominal durante unos pocos segundos.
Inversores
Los inversores transforman la corriente continua en corriente alterna.
La corriente continua produce un flujo de electrones en una sola dirección, mientras que la corriente alterna cambia rápidamente la dirección del flujo de corriente de una parte a otra.
Cada ciclo incluye el movimiento de la corriente primero en una dirección y luego
en otra.
Ondas de CA
La conversión de corriente continua en alterna puede realizarse de diversas formas. La mejor manera depende de cuanto ha de parecerse a la onda senoidal ideal para obtener un funcionamiento adecuado de las cargas de corriente alterna. La mayoría de los inversores funcionan haciendo pasar la corriente continua a través de un transformador, primero en una dirección y luego en otra. El dispositivo de conmutación que cambia la dirección de la corriente debe actuar con rapidez. A medida que la corriente pasa a través de la cara primaria del transformador, la polaridad cambia 100 veces cada segundo.
Como consecuencia, la corriente que sale del secundario del transformador va alternándose, en una frecuencia de 50 ciclos completos por segundo.
La dirección del flujo de corriente a través de la cara primaria del transformador se cambia muy bruscamente, de manera que la forma de onda del secundario es “cuadrada”
Los inversores de onda cuadrada son más baratos, pero normalmente son también los menos eficientes. Producen demasiados armónicos que generan interferencias (ruidos). No son aptos para motores de inducción Si se desea corriente alterna únicamente para alimentar un televisor, un ordenador o un aparato eléctrico pequeño, se puede utilizar este tipo de inversor.
La potencia de éste dependerá de la potencia nominal del aparato.
Inversores de onda senoidal modificada
Son más sofisticados y caros, y utilizan técnicas de modulación de ancho de impulso. El ancho de la onda es modificada para acercarla lo más posible a una onda senoidal. La salida no es todavía una auténtica onda senoidal, pero está bastante próxima. El contenido de armónicos es menor que en la onda cuadrada.
Son los que mejor relación calidad/precio se ofrecen para la conexión de iluminación, televisión y computación
Inversores de onda senoidal.
Con una electrónica más elaborada se puede conseguir una onda senoidal pura. Hasta hace poco tiempo estos inversores eran grandes y caros, además de ser poco eficientes (a veces sólo un 40% de eficiencia). Últimamente se han desarrollado nuevos inversores senoidales con una eficiencia del 90% o más, dependiendo de la potencia en que trabaje.
La incorporación de microprocesadores de última generación permite aumentar las prestaciones de los inversores con servicios de valor añadido como telecontrol, contador de energía consumida, selección de batería... Sin embargo su coste es mayor que el de los inversores menos sofisticados.
Puesto que sólo los motores de inducción y los más sofisticados aparatos o cargas requieren una forma de onda senoidal pura, normalmente es preferible utilizar inversores menos caros y más eficientes. Dentro de poco tiempo el coste de los inversores senoidales se acercará al de los otros, popularizándose su instalación.
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