Cálculo de Instalaciones Fotovoltaicas

El cálculo de instalaciones fotovoltaicas es un proceso consistente en dimensionar los diferentes elementos de la instalación solar para satisfacer las demandas energéticas de las instalaciones receptoras, tales como hogares, empresas y comunidades.

Las instalaciones fotovoltaicas han experimentado un crecimiento exponencial en los últimos años, impulsadas por la creciente conciencia sobre la sostenibilidad y la necesidad de reducir la dependencia de los combustibles fósiles.

Estos sistemas son capaces de convertir la energía solar directamente en energía eléctrica.

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).

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.

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.

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.

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 y económico, pero con menores eficiencias, y MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia), que maximiza la energía extraída de los paneles solares.

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.

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 este tipo de instalaciones:

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