Energía Solar Fotovoltaica: El camino hacia la energía verde

La energía solar moderna, entre las que se encuentra la energía que utilizan los sistemas solares fotovoltaicos, es algo con lo que muchos de nosotros estamos familiarizados. Las compañías energéticas, los propietarios de viviendas y las empresas aprovechan cada vez más el poder del sol para producir electricidad mediante la energía solar. Sin embargo, mucha gente no sabe que la historia de la energía solar se remonta a muchos siglos atrás.

En este artículo, dejamos a un lado la historia y nos metemos de lleno en qué es la energía solar fotovoltaica, qué componentes existen en un sistema solar fotovoltaico y cuál es su funcionamiento.

📌 ¿Quieres saber más sobre su historia? Visita nuestra Píldora: Breve historia de la Energía Solar Fotovoltaica donde tendrás encontrarás más información sobre cuándo se comenzó a utilizarse y cuáles fueron los primeros paneles solares fotovoltaicos.

¿Qué es un Sistema Solar Fotovoltaico?

Es un sistema energético que ha sido diseñado para captar energía del sol y transformarla en electricidad mediante el uso de energía fotovoltaica, también conocida como paneles solares.

Es un sistema sostenible, de bajo mantenimiento que proporciona energía verde sin ningún tipo de contaminación o emisiones.

Componentes de un Sistema Solar Fotovoltaico

Los sistemas fotovoltaicos suelen estar formados por seis componentes individuales: paneles solares fotovoltaicos, regulador de carga, batería o acumulador, inversor, contador y red eléctrica. La correcta instalación de todos estos componentes determina la eficiencia de los paneles solares.

Sin embargo, el regulador de carga y la batería son opcionales. Aunque estos dos componentes le ayudan a almacenar y, por tanto, a aprovechar mejor la electricidad generada, también podrían aumentar el precio total de la instalación fotovoltaica.

Aunque las células solares fotovoltaicas producen energía cuando están expuestas a la luz solar, los demás componentes son necesarios para convertir, distribuir y almacenar adecuadamente la energía producida por los paneles solares.

La imagen siguiente ilustra el conjunto de los componentes de un sistema solar fotovoltaico, así como se relacionan unos a otros.

Componentes-Sistema-Solar-Fotovoltaico

1. Paneles Solares Fotovoltaicos

Un panel solar fotovoltaico está formado por una serie de células solares fotovoltaicos conectados eléctricamente entre sí. El panel solar genera electricidad en corriente continua a partir de la luz solar.

Se deben instalar en estructuras de montaje estables que pueden sostener el conjunto y soportar condiciones meteorológicas como el viento, la lluvia, la nieve y la corrosión durante las próximas décadas.

Se encuentran disponibles en muchos diseños diferentes y con una gran variedad de necesidades eléctricas, independientemente de lo grande o pequeña que sea la superficie de instalación.

Los paneles solares se presentan en cuatro tipos básicos, que difieren en eficiencia, aspecto y coste:

Tipos de panales de sistema solar fotovoltaico
Figuras extraídas de ENDEF Solar Solutions y ER Solar

2. Regulador de carga

Los reguladores de carga regulan la corriente continua de los paneles solares para asegurarse de que las baterías no se sobrecarguen. Además, pueden medir si las baterías están completamente cargadas y puede detener el flujo de corriente para evitar que las baterías sufran daños permanentes. Pueden dividirse en dos tipos:

  1. Modulación por ancho de pulso (Pulse Width Modulation)
  2. Seguimiento del punto de máxima potencia (Maximum Power Point Tracking).

El PWN es un tipo estándar y es adecuado para sistemas fotovoltaicos y baterías más pequeñas, ya que varían entre 4 y 60 amperios. Por otro lado, los reguladores de carga MPPT son más adecuados para sistemas fotovoltaicos con una tensión elevada de -en la mayoría de los casos- hasta 160 voltios de CC. Dado que no todas las instalaciones fotovoltaicas disponen de baterías o acumuladores, no siempre es necesario incluir un regulador de carga en su instalación. En otras palabras, solo es necesario en caso de utilizar baterías. En la actualidad los reguladores de carga suelen estar integrados como un elemento más dentro de los inversores de corriente.

3. Batería o acumulador

Un banco de baterías se encarga de que no se desperdicie la energía no utilizada, ya que almacena la energía producida por el generador fotovoltaico que no se consume inmediatamente. Así, por ejemplo, puede suministrar electricidad a su hogar durante la noche o cuando está muy nublado y no hay suficiente luz solar. Incluir un banco de baterías en sus sistemas fotovoltaicos es opcional, pero puede duplicar la cantidad de energía solar que puede utilizar. Con un sistema de baterías, su casa podrá utilizar el 80% de la energía generada, mientras que, sin un sistema de baterías, sólo sería el 40%.

4. Inversor

Un inversor de energía solar es una parte clave de cualquier sistema solar fotovoltaico, ya que convierte la electricidad de CC que proviene de los paneles solares o de las baterías a CA. Esto es necesario, ya que se necesita corriente alterna para el suministro de energía de los electrodomésticos y/o restos de elementos conectados a la corriente.

5. Contador o medidor

El contador de la red eléctrica está conectado a la instalación fotovoltaica y mide la cantidad de electricidad que se está utilizando. La electricidad que se ha generado a partir de los paneles fotovoltaicos y que no se almacena ni se utiliza para consumo propio, se puede entregar a la red eléctrica.

6. Red eléctrica

Si se encuentra conectado a una red eléctrica, la energía extra que se genere una vez que la batería esté llena se puede enviar a la red. Esto también significa que durante los periodos en los que el sistema fotovoltaico no cubra sus necesidades energéticas, podrá abastecerse con energía de la red eléctrica, si fuese necesario.

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¿Cómo funciona un sistema solar fotovoltaico?

Los sistemas fotovoltaicos utilizan células fotovoltaicas para recoger la energía solar de la luz del sol, y la convierten en electricidad de corriente continua (CC). El reflejo de la luz solar creará un campo eléctrico a través de los sistemas fotovoltaicos, haciendo que fluya la electricidad.

La electricidad de corriente continua será transportada a un inversor, que convertirá esta energía de corriente continua en corriente alterna (CA). Esta corriente alterna es el tipo de electricidad que se utiliza para los aparatos eléctricos de los hogares, también denominada carga en CA.

En el siguiente se puede ver más detalladamente cada paso de su funcionamiento:

Funcionamiento Sistema Solar Fotovoltaico Modificado
  1. Los paneles solares convierten la luz solar en electricidad de corriente continua.
  2. La electricidad de CC de los paneles solares se conecta a través de un interruptor de CC. El interruptor de CC está ahí por razones de seguridad y puede utilizarse para cortar el flujo de electricidad si es necesario.
  3. La electricidad de CC pasa por un inversor solar que transforma la electricidad de CC a CA.
  4. El uso de baterías solares es opcional. En ellas siempre se almacenan electricidad de CC. Se puede decidir si se conecta la batería antes del inversor para almacenar directamente la electricidad de CC, o si conectarla después del inversor, lo que significa que la batería la reconvertirá de CA a CC.
  5. Desde el inversor solar, la electricidad de CA pasa por un contador. Este mide la producción de electricidad solar, el consumo de electricidad, la cantidad de electricidad comprada a la red y la cantidad de electricidad vendida a la red.
  6. Desde el contador, la electricidad de CA va a la caja de fusibles donde se introduce en el sistema eléctrico del hogar.
  7. La electricidad puede utilizarse en el hogar, por ejemplo, para alimentar las luces y los electrodomésticos.
  8. La electricidad que no se utiliza ni se almacena se puede inyectar en la red eléctrica.

Esperamos que te haya servido de ayuda este artículo en el que mostramos de forma sencilla el funcionamiento de los sistemas solares fotovoltaicos.

En otro de nuestros artículos «Ahorra con el ACS en verano sin perder rendimiento» ya comenzamos a hablar sobre la energía solar térmica y estamos preparando nuevos contenidos en los que haremos el mismo análisis que hemos hecho para los sistemas solares fotovoltaicos pero para los sistemas solares térmicos¿Conoces las ventajas y desventajas de cada uno de ellos? También hablaremos más adelante. 

¿Tienes algún comentario o apunte que hacer a este artículo? Nos encantaría leerte en comentarios. Por supuesto, puedes ponerte en contacto con nosotros para hacernos cualquier consulta desde aquí.

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