Un panel fotovoltaico consiste en la conexión de células en serie-paralelo hasta obtener unos valores de voltaje y corriente que se desean. Una vez obtenido el arreglo es encapsulado de tal forma que quede protegido de los elementos atmosféricos que le puedan afectar cuando esté trabajando en la intemperie.
Para entender un panel fotovoltaico debes conocer
🎇 La corriente de Corto Circuito
La corriente de corto circuito (Ish) ocurre cuando la impedancia es aproximadamente cero (cortocircuito) y se calcula cuando el voltaje en el panel fotovoltaico es cero voltios.
La corriente de corto circuito ocurre al principio de la polarización de la celda y representa el valor máximo de corriente en el cuadrante de potencia (IV).
La corriente de corto circuito es la corriente total producida en la celda solar mediante irradiación solar; es decir, cuando la celda recibe la mayor excitación de fotones en su estructura interna.
🎇 El voltaje circuito abierto en panel solar
El voltaje de circuito abierto (Voc) es el voltaje que se mide atreves del panel cuando no pasa corriente por el panel; es decir, sin carga conectada en la salida.
El voltaje Voc se define igualmente como el voltaje máximo en el cuadrante de potencia (I-V).
🎇 La potencia máxima
Desde la curva característica (I-V) es fácil calcular la potencia máxima (Pmax), que desarrolla el modulo fotovoltaico, la potencia en los puntos Isc y Voc es cero vatios, si utilizamos la ecuación P= IV. La potencia máxima ocurre entre estos dos puntos, cuando la corriente y el voltaje tienen un valor de IMP y VMP, respectivamente.
🎇 La intensidad a máxima potencia (IMP)
Este indicador refleja la intensidad máxima en amperios que produce el panel solar cuando está conectado a la instalación. En otras palabras, es la corriente eléctrica que genera cuando funciona en condiciones perfectas, con el sol incidiendo perpendicularmente en la superficie de la placa.
Este parámetro es fundamental a la hora de elegir las placas, para no quedarse limitado por el regulador de carga. Es uno de los valores de la ficha técnica del panel solar necesarios para entender un panel fotovoltaico, ya que refleja su calidad real. Por ejemplo, el rendimiento de dos paneles con la misma potencia dependerá de la diferencia entre su IMP, porque el ofrece más intensidad a máxima potencia tendrá un rendimiento mejor.
🎇 La inclinación
Los paneles fotovoltaicos están inclinados para colectar mayor radiación solar. La cantidad óptima de energía se colecta cuando el módulo está inclinado en el mismo ángulo que el ángulo de latitud.
Sin embargo, hay que tener en cuenta que el ángulo mínimo de inclinación debería ser de por lo menos 15°. Así podemos asegurar que el agua de las lluvias drene fácilmente, lavando el polvo al mismo tiempo. A latitudes mayores (> 30° Norte o Sur), los módulos a veces están más inclinados sobre el ángulo de latitud. De esta forma, se nivelarán las fluctuaciones por estaciones.
🎇 La orientación
Deben estar inclinados en la dirección correcta. Esto significa: en el hemisferio sur, los módulos están mirando exactamente hacia el Norte y en el hemisferio norte, los módulos están mirando hacia el Sur. Para saber dónde se encuentra el Norte y el Sur, se debe utilizar una brújula.
Por supuesto, algunas veces hay circunstancias locales que impiden la correcta colocación de los módulos. Por ejemplo, los módulos deben acoplarse sobre un techo inclinado que no tiene la inclinación adecuada y, por tanto, que no está mirando exactamente al sol.
¿Qué es la tensión de circuito abierto en fotovoltaica?
La tensión en circuito abierto es la tensión máxima disponible de una célula solar. Se conoce como VOC. La tensión en circuito abierto corresponde a la cantidad de polarización directa sobre la célula solar debido a la polarización de la unión de células solares con la corriente generada por la luz. La tensión en circuito abierto se describe en una curva.
Las curvas características necesarias para entender un panel fotovoltaico
Una de las características principales que describen un módulo fotovoltaico es la relación corriente- voltaje (I-V).
La temperatura de las celdas y las cargas eléctricas afectan el comportamiento de la curva I-V. De este conocimiento depende el buen diseño, instalación y evaluación de sistemas fotovoltaicos y sus diferentes aplicaciones.
Las curvas de I-V permiten determinar la vida útil del modulo fotovoltaico. En cuanto pierda la eficiencia del modulo, la potencia generada se verá reflejada en el rendimiento del sistema fotovoltaico
En la imagen, también se puede apreciar la densidad de corriente a concentración completa, la eficiencia de conversión de energía, con la variación de la anchura del punto y ancho de barrera cuántica constante.
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Los componentes de un circuito fotovoltaico
Para entender un panel fotovoltaico es necesario conocer todos los componentes del circuito fotovoltaico. Un sistema fotovoltaico convierte la energía solar en electricidad utilizable. Además del consumo inmediato se pueden producir excedentes. Si generas más electricidad de la que necesitas, la energía sobrante se puede enviar de vuelta a la red (si tu sistema está conectado a la red) o se puede almacenar en baterías (si tienes un sistema de baterías).
Los componentes fundamentales en un circuito fotovoltaico son:
Paneles solares (módulos fotovoltaicos): Estos son los dispositivos que capturan la energía solar y la convierten en corriente continua (CC). Cada panel fotovoltaico está compuesto por muchas células solares fotovoltaicas hechas de material semiconductor, generalmente silicio.
Inversor: Este dispositivo convierte la corriente continua generada por los paneles solares en corriente alterna (CA). Este es el tipo de electricidad utilizada en la mayoría de las redes eléctricas residenciales y comerciales.
Baterías (opcional): Algunos circuitos fotovoltaicos incluyen baterías para almacenar energía. Esto permite que el sistema proporcione energía durante la noche o durante cortes de energía.
Controlador de carga (para sistemas con baterías): Este dispositivo regula la cantidad de energía que fluye hacia y desde las baterías, protegiéndolas de sobrecargas y descargas excesivas.
Medidor bidireccional: Este dispositivo mide la energía que tu sistema fotovoltaico aporta a la red eléctrica y la energía que consumes de la red. Esto es útil para sistemas de medición neta, donde puedes recibir crédito por la energía que generas pero no usas.
Interruptores y fusibles: Estos componentes de seguridad son necesarios para proteger el sistema y tu hogar de sobrecargas y cortocircuitos.
3 aspectos importantes para entender el montaje de un panel fotovoltaico
Existen numerosos aspectos concretos para identificar si se está realizando correctamente el montaje de un panel fotovoltaico. Sin embargo, hay tres aspectos claves que te ayudarán a entender mejor una instalación de paneles solares sobre el tejado de una vivienda. Estos son:
✅ Análisis de la estructura del tejado: es importante conocer la estructura del tejado. Es necesario verificar si el tejado es capaz de soportar el peso de los paneles solares y de la estructura de soporte. Se deben tener en cuenta aspectos como la inclinación del tejado, el tipo de tejas o material de cubierta, la orientación y la ubicación del tejado.
✅ Selección del sistema de soporte: el sistema de soporte debe estar diseñado para soportar el peso de los paneles. También, es necesario garantizar la resistencia a las condiciones climáticas y a las cargas de viento. Existen diversos sistemas de soporte dependiendo del tipo de tejado y de las condiciones de la zona de la instalación fotovoltaica.
✅ Instalación eléctrica y conexión a la red: se debe garantizar una correcta instalación eléctrica, que conecte los paneles solares con el inversor y la red eléctrica de la vivienda. Además, es importante cumplir con las normativas locales para la conexión a la red eléctrica. Por otro lado, es necesario tener previamente los permisos necesarios.
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