PANELES SOLARES
Principios
Están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. La energía solar fotovoltaica es energía eléctrica (-voltaica) obtenida directamente de los rayos del sol (foto-) gracias al efecto fotoeléctrico de un determinado dispositivo; normalmente una lámina metálica semiconductora llamada célula fotovoltaica, o una deposición de metales sobre un sustrato llamada capa fina. También están en fase de laboratorio métodos orgánicos.
Los sistemas fotovoltaicos son dispositivos formados por metales sensibles a la luz que desprenden electrones cuando los fotones inciden sobre ellos. Convierten energía luminosa en energía eléctrica en corriente continua. Están formados por células elaboradas a base de silicio puro con adición de impurezas de ciertos elementos químicos, siendo capaces de generar cada una de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 V.
Paneles Fotovoltaicos
- Celdas mono y policristalinasLas celdas fabricadas de bloques de silicio (‘ingots’) son las más comunes. La experiencia comprobó una vida útil con más de 40 años sin ningún mantenimiento. Se distinguen entre placas compuestas de celdas monocristalinas (izquierda) y policristalina (derecha). En la práctica la diferencia entre ambas es mínima. La mayor eficiencia de las monocristalinas puede tener importancia cuando el espacio disponible es reducido. Frecuentemente con placas policristalinas se puede conseguir más energía por el mismo precio.
- Aunque el silicio es muy abundante (por ejemplo en arena), la cantidad con suficiente pureza (99.9999%) es limitada y consecuentemente caro.El argumento de que la energía (eléctrica) necesaria para producir las placas solares es mayor a la que ellas generan durante su vida (tiempo de retorno energético). Ya no aplica puesto que las placas de silicio fabricadas hoy con procesos modernos y celdas más finas necesitan menos de dos años para producir la energía que fue utilizada para su propia fabricación. En países de alta radiación como es Chile el tiempo de retorno todavía es más corto.
- Placas solares de capa finaPara reducir los costos de producción y salir de la posible escasez de silicio se empezaron a investigar e invertir en placas de otros materiales. A parte de paneles solares de capa fina (thin film solar cells) con silicio (amorfas), se logró una importante reducción de los costos usando otros elementos, pero son algo menos eficiente de los mono y policristalinos.Los más importantes son módulos de capa delgada de cobre, indio y selenio (CIS) o de cobre, indio, galio y selenio (CIGS) y módulos de capa delgada a base de cadmio y telurio (CdTe).Modernos procesos como por ejemplo tecnologías de imprenta resultan en capas ultra finas usando menos materia prima.
- Celdas de concentraciónConcentrar la luz con sistemas ópticos es otro desarrollo para aumentar la relativamente baja eficiencia de las celdas fotovoltaicas y reducir los costos. Aunque se logró mejorar la eficiencia por un factor de 10 en los sistemas instalados, la necesidad de guiarlos hacia el sol y el control de la alta temperatura generada causaron sistemas sofisticados con un mantenimiento alto y costoso. Nuevas tecnologías que eviten las desventajas están bajo desarrollo.Inversiones masivas en estas nuevas tecnologías (en gran parte asegurado por programas gubernamentales) permitieron instalaciones de parques solares de gran tamaño, con el resultado de que la empresa First Solar (EEUU) con sus placas tipo CdTe se convirtió en el 2009 temporalmente en el productor fotovoltaico más grande del mundo.
CONTROLADORES
Reguladores de carga
Dispositivo encargado de proteger a la batería frente a sobrecargas y sobredescargas profundas.
El regulador de tensión controla constantemente el estado de carga de las baterías y regula la intensidad de carga de las mismas para alargar su vida útil. También genera alarmas en función del estado de dicha carga.
Los reguladores actuales introducen microcontroladores para la correcta gestión de un sistema fotovoltaico. Su programación elaborada permite un control capaz de adaptarse a las distintas situaciones de forma automática, permitiendo la modificación manual de sus parámetros de funcionamiento para instalaciones especiales.
Para ello, consideran los valores de tensión, temperatura, intensidad de carga y descarga, y capacidad del acumulador.
Existen dos tipos de reguladores de carga, los lineales y los conmutados.
Sistemas de regulación de los controladores son: Igualación, Carga profunda y Carga Final o Flotación.
Indicadores de Estado: Desconexión del consumo por baja tensión de baterías, alarmas de señalización.
Protecciones típicas:
Contra sobrecarga temporizada en consumo
Contra sobretensiones en paneles, baterías y consumo.
Contra desconexión de batería.
Indicadores de Estado/Señalizadores
Indicadores de tensión en batería.
Indicadores de fase de carga.
Indicadores de sobrecarga/ cortocircuito.
Parámetros a calcular, dimensionamiento
Tensión nominal: la del sistema (12, 24, 48)
Intensidad del regulador: la intensidad nominal de un regulador ha de ser mayor que la recibida en total del campo de paneles FV
Parámetros importantes que determinan su operación:
Intensidad Máxima de Carga o de generación: Máxima intensidad de corriente procedente del campo de paneles que el regulador es capaz de admitir.
Intensidad máxima de consumo: Máxima corriente que puede pasar del sistema de regulación y control al consumo.
Voltaje final de carga: Voltaje de la batería por encima del cual se interrumpe la conexión entre el generador fotovoltaico y la batería, o reduce gradualmente la corriente media entregada por el generador fotovoltaico (I flotación). Vale aproximadamente 14.1 para una batería de plomo ácido de tensión nominal 12V.