Al día de hoy, la capacidad de generar de manera ecológica la energía eléctrica que consumimos en nuestros hogares y empresas es un hecho. La adaptabilidad de los componentes de una instalación fotovoltaica actual facilita su disposición en tejados de casas, edificios, cubiertas de naves industriales y otros emplazamientos. De allí, que ya no se limiten a formar parte de un enorme parque de generación para alimentar la red eléctrica convencional.

Ahora, cada vez más familias, comunidades de vecinos y compañías apuestan por estas fórmulas, contribuyendo así con la disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero originadas por el uso de combustibles fósiles para generar electricidad. Asimismo, esto les proporciona un considerable ahorro en sus facturas de electricidad.

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Componentes de una instalación fotovoltaica

Básicamente, los componentes de una central fotovoltaica para autoconsumo son 8, más uno opcional y apenas varían si la misma está conectada a la red eléctrica o aislada. La única diferencia entre ambos sistemas es que, en el caso de las instalaciones aisladas, la electricidad no utilizada puede almacenarse en baterías solares. Por lo demás, tanto las partes de los paneles fotovoltaicos, como los componentes de instalación de ambas opciones tienen los siguientes elementos en común:

• Un conjunto de paneles fotovoltaicos.
• Optimizadores.
• Reguladores de carga.
• Inversores de corriente.
• Soportes.
• Baterías.
• Equipos de seguridad y conexión a tierra.
• Cableado eléctrico.
• Seguidores solares (opcionales).

A continuación se desarrollarán más en detalle estas partes de los sistemas fotovoltaicos con el objetivo de comprender mejor la función de cada una de las partes.

Paneles fotovoltaicos, las partes más esenciales de una planta fotovoltaica

Los paneles fotovoltaicos captan la luz solar mediante las celdas fotovoltaicas que los integran y que la transforman en corriente continua (CC). Estas celdas o componentes solares están elaboradas esencialmente con silicio enriquecido, complementado con fósforo y boro. Las capas de silicio y el fósforo suministran una carga negativa. En cambio, la de boro aporta la carga positiva. Así, cuando la radiación solar incide en las celdas, las mismas generan una carga eléctrica. Este fenómeno se denomina efecto fotovoltaico.

Cada célula solar genera una pequeña cantidad de electricidad. Y el conjunto de células reunidas en el panel solar proporciona una cantidad sustancial de electricidad suficiente para el autoconsumo. A modo de marco, las placas cuentan con una moldura de aluminio anodizado que potencia la resistencia mecánica y mejora su anclaje al soporte. En razón de esto, los diferentes tipos de placas solares son los principales elementos que componen una instalación solar.

Existen tres tipos reconocidos de placas solares:

• Monocristalinos: Poseen los índices de eficiencia más altos y funcionan mejor que otros en condiciones de baja radiación. Como su nombre indica, los paneles solares monocristalinos son elaborados a partir de bloques de silicio enteros. Esto hace costosa su fabricación. No obstante, su vida útil es más larga y el ahorro que proporciona acelera el retorno de la inversión. Se distinguen por su color negro.
• Policristalinos: El silicio empleado en este tipo de paneles no es homogéneo. De modo que su estructura cristalina no es uniforme en toda su extensión. En consecuencia, los paneles policristalinos son menos eficientes que los monocristalinos y se requiere una mayor cantidad de ellos para lograr determinada potencia. Puedes identificarlos por su color azul.
• Paneles solares amorfos o de capa fina: Son más económicos, pero menos eficientes que los anteriores y su vida útil es más corta. Son flexibles y se amoldan a cualquier superficie.

Optimizadores

Los optimizadores de potencia son componentes de una instalación fotovoltaica situados entre los paneles fotovoltaicos y el inversor. Precisamente, su función es mejorar el rendimiento de cada panel para que funcionen a su máxima potencia. Los optimizadores se aplican cuando un conjunto de paneles en serie presentan problemas de rendimiento. Algo que lleva al resto de módulos a funcionar a la misma potencia limitada que los paneles averiados. En estos casos, el optimizador permite la independencia de paneles sin afectar al rendimiento general de la instalación.

Inversores de corriente

Es un dispositivo electrónico cuya función es convertir la corriente continua (CC) producida en los paneles a baja tensión (entre 380 y 800 voltios) en corriente alterna (CA) a 110 v. Existen dos tipos de inversores de potencia:

• Para sistemas directos conectados a la red eléctrica convencional y que interactúan con esta. Dichos inversores permiten el consumo habitual de la energía con equipos de 110 v y no están asociados a baterías.
• Inversores para instalaciones fuera de la red o híbridas. De la misma manera, su propósito es convertir la corriente para consumirla o almacenarla en baterías y usarla posteriormente.

Las baterías son esenciales entre los componentes de una instalación fotovoltaica aislada

Tanto en las instalaciones fotovoltaicas aisladas como híbridas, las baterías para almacenar energía son imprescindibles. Estas facilitan la disponibilidad de electricidad en horas nocturnas y en días nublados, cuando la radiación solar es baja o nula. La capacidad de almacenaje de estas baterías se mide en amperios.

Equipos de seguridad y conexión a tierra

Consisten en desconectadores de seguridad manuales o automáticos que protegen el cableado y los componentes de una instalación fotovoltaica de las subidas de tensión y otros fallos del sistema. Asimismo, garantizan que la infraestructura pueda desconectarse de forma segura para su mantenimiento y reparación. En el caso de los sistemas conectados a la red, estos dispositivos suspenden la conexión para brindar seguridad a los operadores que trabajan en los sistemas de transmisión y distribución. De forma idéntica, el equipo de puesta a tierra suministra una ruta de baja resistencia desde su sistema a la tierra para proteger el sistema fotovoltaico de las sobrecargas ocasionadas por rayos u otras averías en la instalación.

Otros componentes de una instalación fotovoltaica muy importantes

Cableado eléctrico

Aunque parezca obvio, integrar los componentes de una instalación fotovoltaica requiere de una red de cableado bien distribuida. En efecto, el cableado eléctrico sirve para conectar la generación de energía desde su inicio hasta el uso final. Ciertamente, el trazado y longitud de este cableado puede variar en función del tipo de instalación. En las aisladas, los cables se limitan a transportar la electricidad hasta las baterías de almacenamiento. A diferencia de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red, en las que la extensión del mismo aumenta considerablemente.

Soportes

Es relevante tener en cuenta que los paneles fotovoltaicos deben instalarse en estructuras de montaje estables que sostengan el conjunto. Es indispensable que dichos soportes mantengan las placas bien orientadas e inclinadas de la forma más adecuada para aprovechar al máximo la radiación. Por igual, deben impedir los desplazamientos de los paneles bajo condiciones meteorológicas como el viento, la lluvia o la nieve.

Seguidores solares

En realidad, los seguidores solares son más utilizados en plantas fotovoltaicas destinadas a la distribución mediante la red eléctrica convencional y/o las emplazadas en tierra o en grandes terrazas planas. Hablamos de mecanismos de orientación que permiten aumentar el rendimiento de los paneles fotovoltaicos según la posición del sol. Se estima que la instalación de seguidores solares mejora el rendimiento en casi un 30% en algunos casos de alta incidencia de la luz solar.

En función del eje y sus ajustes respecto al sol, los seguidores solares se pueden clasificar en seguidores solares en un eje (horizontal, polar o azimutal) y seguidores solares de dos ejes (siempre perpendiculares al sol).

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