Cálculo de Instalaciones Fotovoltaicas: Aisladas y Autoconsumo (Paneles Solares)

Alfonso

hace 1 año · Actualizado hace 2 semanas

★★★★★Valoración: 4.5 (25 votos)

El cálculo de instalaciones fotovoltaicas consiste en encontrar el equilibrio perfecto entre la energía que consumimos y la que el sol nos regala.

Diagrama de flujo de energía en una instalación solar fotovoltaica para vivienda. Muestra la generación en corriente continua (DC, flechas rojas) mediante paneles y baterías, regulada por un controlador, y su conversión final a corriente alterna (AC, flechas azules) mediante un inversor para alimentar los electrodomésticos
De Corriente Continua a Alterna: Este esquema resuelve la gran duda del autoconsumo. Los Paneles y las Baterías almacenan energía en Corriente Continua (DC, líneas rojas), que no sirve para tu lavadora. El Inversor (en el centro) es el que transforma esa energía en la Corriente Alterna (AC, líneas azules) de 230V que consume tu hogar

Ya sea para un sistema de Autoconsumo (conectado a red para ahorrar factura) o una instalación Aislada (Off-Grid) con baterías, el éxito del proyecto depende de un correcto dimensionado basado en las Horas Sol Pico (HSP) de nuestra zona.

En esta guía aprenderemos a calcular cuántos paneles solares necesitamos, la capacidad del banco de baterías y la potencia del inversor, adaptando la orientación según estemos en España o en Latinoamérica.

Una instalación fotovoltaica estándar se compone de los siguientes elementos interconectados: paneles solares, inversor, baterías y regulador de carga. Además son necesarios otros elementos, como estructuras de soporte y circuitos eléctricos (cableado, conexiones y protecciones).

El objetivo de esta sección será desglosar los principios y pasos fundamentales para el cálculo integral de una instalación fotovoltaica, para lograr sistemas fotovoltaicos eficientes y sostenibles.

Contenidos
  1. Funcionamiento de una Instalación Fotovoltaica
  2. Módulos Fotovoltaicos (Paneles Solares)
  3. Inversor
  4. Baterías
  5. Regulador de Carga
  6. Estructura de Soporte, Cableado, Conexiones y Protecciones

Funcionamiento de una Instalación Fotovoltaica

Básicamente, el funcionamiento de una instalación fotovoltaica es el siguiente:

1º) Captura de la radiación solar: los paneles solares convierten la luz solar en corriente continua.

2º) Regulación de la carga (en instalaciones con batería): el regulador de carga controla el flujo de energía hacia las baterías, evitando su sobrecarga o descarga excesiva.

3º) Almacenamiento (opcional): las baterías almacenan el exceso de energía para su uso posterior.

4º) Inversión: el inversor convierte la corriente continua en corriente alterna.

5º) Distribución: la energía eléctrica se distribuye a los equipos eléctricos de la instalación.

En conclusión, las instalaciones fotovoltaicas ofrecen una solución sostenible y cada vez más accesible para satisfacer las necesidades energéticas actuales y futuras.

La comprensión de los componentes y el funcionamiento de estos sistemas es fundamental para tomar decisiones adecuadas y aprovechar al máximo los beneficios de la energía solar.

A continuación, se describen en detalle los elementos de las instalaciones fotovoltaicas, así como el proceso de configuración y cálculo de instalaciones solares:

Módulos Fotovoltaicos (Paneles Solares)

Capturan la radiación solar y la convierten en corriente continua (CC). Están formados por un conjunto de células solares, generalmente de silicio, que al ser expuestas a la luz generan una corriente eléctrica.

Existen varios tipos, siendo los más usados los monocristalinos, los policristalinos o los amorfos (de capa delgada). Cada tipo tiene sus propias características en términos de eficiencia, coste y aplicación.

En su instalación se deben considerar factores como la orientación (norte o sur), la inclinación, el sombreado o la temperatura de operación.

Imagen de módulos fotovoltaicos o paneles solares

Inversor

Convierte la corriente continua de los paneles solares en corriente alterna (CA), compatible con la red eléctrica o los equipos eléctricos de la instalación.

Hay una gran variedad de inversores dependiendo de la configuración de la instalación fotovoltaica, como los inversores conectados a red, inversores autónomos, inversores híbridos, etc.

Entre sus principales características están la eficiencia, la frecuencia de salida, o la potencia.

Imagen de inversor solar para fotovoltaica

Baterías

Almacenan la energía eléctrica generada por los paneles solares para su uso posterior, especialmente durante la noche o en días nublados.

Básicamente se usan de 2 tipos: de plomo-ácido, más económicas pero con menor densidad energética y vida útil, y las de litio-ion, de mayor densidad energética, vida útil y eficiencia, pero con un coste inicial más elevado.

Son parámetros importantes a considerar la capacidad, la profundidad de descarga, la tasa de descarga y vida útil.

Imagen de una batería solar para fotovoltaica

Regulador de Carga

Controla la carga de las baterías, evitando su sobrecarga o descarga excesiva.

Los 2 tipos de reguladores utilizados son el PWM (modulación por ancho de pulso), que es simple, económico y menos eficiente, y MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia), que maximiza la energía extraída de los paneles solares.

Imagen de un regulador solar para fotovoltaica

Estructura de Soporte, Cableado, Conexiones y Protecciones

La estructura de soporte sujeta los paneles solares en la posición óptima para captar la radiación solar. Hay diversos tipos de estructuras, como las de tejados inclinados, las de techos planos o las de suelo.

Por otra parte, el cableado y las conexiones son los elementos que conectan todos los componentes de la instalación entre sí. Los conductores suelen ser generalmente de cobre o de aluminio. Las conexiones entre paneles se realizan mediante conectores específicos.

Además, los equipos disponen de protecciones como fusibles, interruptores automáticos, etc.

Imagen de una estructura soporte de paneles solares

También te puede interesar:

Alfonso

Ingeniero Técnico Industrial especializado en Electricidad. Miembro del cuerpo de profesores de Formación Profesional (FP) con 26 años de trayectoria docente.

Subir