Desafíos de las Fuentes de Energía Convencionales

Las fuentes de energía tradicionales presentan varios inconvenientes:

• Centrales hidráulicas: El efecto invernadero y el cambio climático provocan sequías más prolongadas, lo que compromete la producción estable de electricidad.
• Centrales térmicas: Dependen de combustibles fósiles, un recurso limitado y perjudicial para el medio ambiente debido a su contribución al efecto invernadero.
• Centrales nucleares: Generan residuos radiactivos difíciles de eliminar y conllevan el riesgo potencial de un accidente nuclear.

Generación de Electricidad con Energía Solar

La energía solar ofrece una alternativa sostenible y limpia. Se puede generar electricidad a partir del sol mediante dos métodos:

• Métodos indirectos: El calor del sol se utiliza para calentar un fluido y convertirlo en vapor. Este vapor mueve un alternador, produciendo electricidad mediante un ciclo termodinámico convencional, similar al de una central térmica de combustible fósil.
• Métodos directos: La luz solar se convierte directamente en electricidad mediante el uso de células solares fotovoltaicas. Se diferencian dos tipos de sistemas:
  • Sistemas conectados a la red
  • Sistemas aislados

Tipos de Instalaciones Solares Fotovoltaicas

Existen dos categorías principales de instalaciones solares fotovoltaicas:

• Instalaciones autónomas:
  • Aplicaciones especiales (satélites)
  • Aplicaciones terrestres (telecomunicaciones, electrificación de zonas rurales y aisladas, señalización, alumbrado público, bombeo de agua, redes VSAT y telemetría)
  • Otras aplicaciones
• Instalaciones conectadas a la red:
  • Centrales fotovoltaicas o huertos solares
  • Edificios solares

Componentes de una Instalación Solar Fotovoltaica

• Módulo fotovoltaico: Es el elemento principal. Convierte la energía solar en energía eléctrica en forma de corriente continua (CC).
• Regulador de carga: Actúa como intermediario entre los paneles solares y los elementos de consumo. Protege los acumuladores de sobrecargas.
• Batería: Presente solo en instalaciones autónomas. Almacena energía para su uso durante periodos sin luz solar o con luminosidad insuficiente.
• Inversor: Convierte la corriente continua (CC) del sistema en corriente alterna (CA), con un valor eficaz de 230V y una frecuencia de 50 Hz, compatible con la red eléctrica.

Características de las Células Solares

Las células solares convierten directamente los fotones de la luz solar en electricidad. Sus parámetros clave son:

• Corriente de iluminación
• Corriente de oscuridad
• Tensión de circuito abierto
• Corriente de cortocircuito

Constitución de un Panel Solar

Un panel solar típico se compone de:

• Soporte
• Cables de conexión
• Marco del panel
• Encapsulado
• Conexionado
• Vidrio protector de la célula

Conexión de Células Solares

• Conexión en serie: Aumenta la tensión final en los extremos de la célula equivalente.
• Conexión en paralelo: Aumenta la intensidad del conjunto.

Funcionamiento del Regulador de Carga

El regulador evita cargas y descargas excesivas de la batería para prolongar su vida útil. Opera en dos zonas:

• Zona de carga: Garantiza una carga suficiente del acumulador y evita sobrecargas.
• Zona de descarga: Asegura el suministro eléctrico diario y evita descargas excesivas de la batería.

Función y Características de las Baterías

Las baterías en instalaciones solares tienen las siguientes funciones:

• Almacenar energía durante un determinado número de días.
• Proporcionar una potencia instantánea elevada.
• Fijar la tensión de trabajo de la instalación.

Parámetros importantes de las baterías:

• Capacidad
• Eficiencia de carga
• Autodescarga
• Profundidad de descarga

Tipos de Baterías

Existen varios tipos de baterías:

• Plomo-ácido
• Ni-Cd (níquel-cadmio)
• Ni-Mh (níquel-metal hidruro)
• Li-ion (ion litio)

Las baterías de plomo-ácido son las más utilizadas en instalaciones solares.

Función y Características del Inversor

El inversor convierte la corriente continua de la instalación en corriente alterna, compatible con la red eléctrica (230V de valor eficaz y 50 Hz de frecuencia).

Características del cableado:

• Amarillo-verde: Tierra
• Azul: Neutro
• Marrón: Fase

Parámetros del inversor:

• Potencia
• Fases
• Rendimiento energético
• Protecciones