Sistema fotovoltaico

- Tutorial Nº 192 -
Instalación Solar Fotovoltaica
para Vivienda
Índice de contenidos:

1- Introducción

1.1- Generalidades

1.2- Principio fotoeléctrico

1.3- Arquitectura del sistema

2- Componentes del sistema

2.1- Módulos fotovoltaicos

2.2- Regulador de carga

2.3- Baterías y sistemas acumuladores solares

2.4- Inversor o Convertidor DC/AC

2.5- Cableado

2.6-Protecciones

3- Datos de partida

3.1- Emplazamiento

3.2- Disposición de los módulos

3.3- Estimación del consumo

3.4- Radiación solar disponible

4- Cálculo de la instalación

4.1- Número y conexionado de los módulos solares

4.2- Cálculo de las baterías

4.3- Cálculo del regulador

4.4- Cálculo del inversor

4.5- Cableado y protecciones

 

DESARROLLO DEL CONTENIDO

1-Introducción
1.1- Generalidades
En este tutorial se va a realizar el estudio y diseño de las instalaciones solares fotovoltaicas aisladas que permiten la generación de electricidad para el consumo directo en una vivienda unifamiliar que se encuentre aislada de cualquier red eléctrica pública de suministro.
El principal objetivo de una instalación solar aislada es la de producir energíaeléctrica para autoconsumo, sin necesidad de depender de una red eléctrica de distribución y suministro, de modo que se logre ser autosuficiente a este respecto.
Se tratará, por tanto, de describir los elementos que componen una instalación fotovoltaica autónoma, incluyendo catálogos y hojas de especificaciones técnicas de los distintos equipos y exponer un caso práctico de cálculo, que pueda servir deguía y modelo para otras instalaciones.
 
1.2- Principio fotoeléctrico
La base sobre la cual se fundamenta los actuales sistemas fotovoltaicos comerciales es el denominado principio fotoeléctrico, mediante el cual las radiaciones de la luz solar se pueden transformar en energía eléctrica. Este efecto tiene lugar en las llamadas células fotoeléctricas, unidad básica que componen los módulos opaneles fotovoltaicos.
 



Figura 1. Célula fotoeléctrica
Toda radiación de luz solar está compuesta por partículas elementales, llamadas fotones. Estas partículas llevan asociada un valor de energía (E), que depende de la longitud de onda (λ) de la radiación, y cuyo valor cuantitativo viene expresado de la forma siguiente:
 
h · c
 
E =  

 
 
λ
 


donde (h) es la constante dePlanck y (c) es la velocidad de la luz. Se remite al lector a consultar el valor de estas constantes físicas en el siguiente enlace:

>>   Sistemas de Unidades de Medida

Cuando un módulo fotovoltaico recibe radiación solar, los fotones que componen dicha radiación inciden sobre las células fotovoltaicas del panel. Éstos pueden ser reflejados, absorbidos o pasar a través del panel, y sólo losfotones que quedan absorbidos por la célula fotovoltaica son los que, finalmente, van a generar electricidad.

En efecto, cuando el fotón es absorbido por la célula, la energía que porta el fotón es transferida a los átomos que componen el material de la célula fotovoltaica. Con esta nueva energía transferida, los electrones que están situados en las capas más alejadas son capaces de saltar ydesprenderse de su posición normal asociada al átomo y entrar a formar parte de un circuito eléctrico que se genera.
Por lo tanto, un factor crucial para que pueda generarse el efecto fotovoltaico es que las células de los paneles solares estén compuestas por un tipo determinado de material, tales que sus átomos sean capaces de liberar electrones para crear una corriente eléctrica al recibir energía.Los átomos de los materiales llamados semiconductores ofrecen esta propiedad, es decir, materiales que actúan como aislantes a baja temperatura y como conductores, al desprenderse de sus electrones, cuando se aumenta la energía que incide sobre ellos.
Además, para mejorar sus prestaciones estos materiales semiconductores son tratados de forma que se crean dos capas diferentes dopadas...