SISTEMA FOTOVOLTAICO

" La ventaja de implementar alternativas de auto generación eléctrica radica en que no se requiere ningún trabajo preliminar en la red eléctrica pública, con lo cual el tiempo de implementación se reduce notablemente. Adicionalmente, en aquellos sitios donde sí se está conectado a la red, reduce los requerimientos de potencia en la red."

Sistemas de Generación Eléctrica fotovoltaica

La electricidad generada por el sistema fotovoltaico depende fundamentalmente del tipo y cantidad de módulos instalados, de su orientación e inclinación, y de la radiación solar que les llegue, así como de la bondad técnica de la instalación. La potencia nominal (en vatios pico o kilovatios pico) de los módulos nos indica la energía que producirían al mediodía de un día soleado, más o menos. En esas condiciones, un módulo de 40 Wp de potencia nominal produciría 40 Wh (vatios-hora) de energía si durante una hora recibe esa radiación máxima; el resto del día, en que la radiación es menor, la potencia real (y por tanto la energía producida) será menor. Hay que tener en cuenta que la generación de electricidad solar se produce durante el día, que coincide con las horas punta de consumo en muchos edificios, y que se obtiene en el propio lugar de consumo, disminuyendo las pérdidas en concepto de transporte y distribución de energía.

Principalmente hay 2 escenarios en donde se aplican las instalaciones de auto generación eléctrica:

El primero es el caso donde debido a la imposibilidad técnica o económica, no es posible conectarse a la red pública.

El segundo escenario, se da en aquellos visionarios que buscan detener el control absoluto de las compañías eléctricas, o que buscan contribuir a la generación de energía limpia y renovable que promueve un desarrollo energético sustentable en el mediano plazo.

Para resumir, existen dos tipos de sistemas:

1.- Aislados de la red pública

2.- Conectados directamente a la red pública

Sistema aislado

El sistema aislado está compuesto de los siguientes elementos:

A) Generador: la generación de energía eléctrica se realiza a través de los paneles fotovoltaicos, en forma de corriente continua.

B) Regulador de Carga: este dispositivo regulador electrónico, se usa para evitar la sobrecarga o descarga profunda de las baterías. Ambas situaciones merman la vida útil de las baterias.

C) Almacenamiento: Unidades de almacenamiento son necesarias ya que debido a que la generación es solar, se debe procurar contar con energía en los horarios donde no está la incidencia directa del sol. Para esto, se utilizan baterías especiales, con grandes posibilidades de almacenamiento, selladas, libres de mantención y de ciclo profundo.

D) Inversor: Los paneles FV proveen de energía en forma de voltaje de corriente continua (DCV), al igual que las baterías. La corriente pública corresponde a voltajes de corriente alterna (ACV), por lo tanto, se requiere de un inversor que pueda convertir DCV en ACV

Se considera que para producir el equivalente al consumo de energía doméstico de una familia se suele requerir una potencia fotovoltaica instalada de entre menos de 1 kWp y 3 ó 4 kWp, en función del uso de la energía que se haga (hábitos de consumo más o menos despilfarradores) y de la eficiencia energética de los aparatos eléctricos utilizados: iluminación, electrodomésticos, etc.

Este tipo de instalaciones requieren de un sistema de acumulación ya que el consumo, evidentemente, no siempre coincide con los momentos de irradiación solar. Además, es necesario prever dicha acumulación para hacer frente a periodos de condiciones climáticas desfavorables.

Los aparatos de consumo deben ser de alta eficiencia existiendo en el mercado electrodomésticos especialmente diseñados para trabajar en este tipo de instalaciones y alimentados generalmente en corriente continua 12 Vdc ó 24 Vdc.

El primer paso en el diseño de una instalación para electrificación rural es el de estimar el  consumo diario medio de la instalación, para ello debemos tener en cuenta la potencia consumida y el tiempo de funcionamiento de cada aparato ó lámpara.  

El consumo obtenido lo incrementamos en un 20 % para compensar las pérdidas en la instalación.

La capacidad total del acumulador la calcularemos multiplicando el consumo diario medio obtenido, teniendo en cuenta las pérdidas, por el número de días consecutivos que es previsible que la irradiación solar sea nula ó insuficiente. Este número dependerá principalmente de la zona y el tipo de clima, existiendo tablas en las que podemos obtener dichos valores.

Una vez tenemos la capacidad necesaria para la batería de acumuladores, dividimos por la tensión de suministro y obtendremos el valor de la acumulación en amperios-hora que es la unidad utilizada para referirnos a capacidades de acumulación.

Cuando se necesite energía en corriente alterna se podrá incluir un inversor. La potencia generada en el sistema fotovoltaico podrá ser transformada íntegramente en corriente alterna o podrán alimentarse simultáneamente cargas de corriente continua (C.C.) y de corriente alterna (C.A.)

Normalmente el banco de baterías y los módulos fotovoltaicos trabajan conjuntamente para alimentar las cargas.
Durante la noche toda la energía demandada por la carga la provee el banco de baterías.
En horas tempranas de la mañana los módulos comienzan a generar, pero si la corriente que entregan es menor que la que la carga exige, la batería deberá contribuir en el aporte. A partir de una determinada hora de la mañana la energía generada por los módulos fotovoltaicos superada la energía promedio demandada. Los módulos no solo atenderán la demanda sino que además, todo exceso se almacenara en la batería que empezara a cargarse y a recuperarse de su descarga de la noche anterior.
Finalmente durante la tarde, la corriente generada decrece y cualquier diferencia con la demanda la entrega a la batería. En la noche, la generación es nula y todo el consumo lo afronta la batería. 

Sistema Conectado Directamente a la Red

Es el sistema más simple en el cual el generador fotovoltaico se conecta directamente a la carga, normalmente un motor de corriente continua. Se utiliza fundamentalmente en bombeo de agua. Al no existir baterías ni componentes electrónicos aumenta la confiabilidad pero resulta difícil mantener una performance eficiente a lo largo del día.