Lo mejor de contratar a una empresa de servicios energéticos (ESE) certificada para instalar un sistema de autoconsumo fotovoltaico es la garantía de su experiencia y el conocimiento de todos los detalles implícitos para el correcto funcionamiento de estas infraestructuras. Por ejemplo, ¿has oído hablar de los diodos de bloqueo?

Básicamente, se trata de dispositivos colocados en paralelo al conjunto de paneles solares. Los diodos fotovoltaicos evitan que las baterías que acumulan la electricidad excedente se descarguen mediante las mismas placas cuando éstas no reciben radiación. También impiden que la corriente de retorno dañe las celdas fotovoltaicas debido al efecto de punto caliente, asegurando así la eficiencia del panel.

¿Quieres saber más sobre estos sistemas imprescindibles en las instalaciones fotovoltaicas aisladas o híbridas? Continúa leyendo.

¿Qué es un diodo de bloqueo?

Empezaremos por entender cómo funciona un diodo y qué es. En esencia, un diodo es un dispositivo electrónico compuesto por dos terminales, que permite el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección. Normalmente, los diodos están elaborados con un material semiconductor, por lo común con silicio. Sin embargo, también existen diodos fabricados con selenio o germanio.

El flujo unidireccional de la corriente que permite el diodo ocurre porque éste ofrece poca resistencia a dicha corriente en una dirección (idealmente cero). Mientras que, en el mismo momento, presenta una alta resistencia a la corriente de retorno (idealmente infinita). El objetivo de este mecanismo es implantar celdas solares con diodos para la protección de los propios paneles solares.

En el primer caso comentado con anterioridad, la polarización es hacia adelante, porque el ánodo está conectado al terminal positivo y el cátodo al terminal negativo. Por el contrario, para bloquear el flujo de corriente en dirección opuesta, la polarización es inversa: el ánodo está conectado al terminal negativo y el cátodo, al positivo. En forma gráfica, un diodo se representa de esta manera:

Gracias a esta propiedad, los diodos de bloqueo se utilizan ampliamente en el sector de la energía solar fotovoltaica, llegando a ser calificados como rectificadores de energía solar.

¿Por qué los paneles solares requieren diodos de bloqueo?

En la actualidad, los sistemas de autoconsumo fotovoltaico son la opción más popular y accesible para generar electricidad gratuita a partir de energía renovable. Estas instalaciones pueden estar conectadas a la red convencional de suministro (on-grid) o no (off-grid). Asimismo, éstas pueden pueden disponerse en casi cualquier lugar. Aunque, previamente debe realizarse un estudio para determinar la ubicación y la inclinación correcta de los paneles solares para aprovechar al máximo la luz.

Cada célula fotovoltaica de un panel solar es un simple fotodiodo semiconductor integrado por partículas de silicio cristalino interconectadas. Las células absorben los fotones de la radiación solar directa en su superficie y los transforman en corriente continua. El inversor convierte ésta en corriente alterna para el consumo y la carga de la batería (ver figura 1).

Figura 1

No obstante, algunos factores inciden en la capacidad de generación de energía eléctrica por parte de las células. Entre ellos, mencionamos: las horas nocturnas, la humedad, las nevadas, la lluvia y los cielos nublados o con nubosidad. Por supuesto, también debemos considerar eventuales sombras parciales y totales. Ambas generadas por edificios contiguos, árboles u hojas, entre otros.

¿Cómo funcionan los diodos de bloqueo?

Como dijimos antes, los diodos permiten el paso unidireccional de la corriente (polarización hacia adelante) y la bloquean en la dirección opuesta (polarización inversa). Entonces, mientras los paneles solares funcionen normalmente con luz diurna clara, éstas generarán energía eléctrica. Por su parte, los diodos de bloqueo dejan pasar el flujo de electrones en una dirección: desde la placa solar hasta la batería o el controlador de carga y otras cargas conectadas.

En horas nocturnas o cuando hay sombras u otras circunstancias que disminuyen la generación de los paneles, la batería conectada suministrará corriente a las células solares, ya que estas últimas se comportan como resistencias normales (ver figura 2). En función de solventar este problema, se emplean diodos de bloqueo para impedir el flujo de corriente inverso a los paneles solares. De este modo, evitan el drenaje de la batería y protegen las células solares de los puntos calientes producidos por la disipación de energía en su interior, lo que termina dañando la célula solar.

Figura 2

En pocas palabras, los diodos de bloqueo facilitan un camino único para la corriente desde la placa solar hasta la batería. Y bloquean la corriente desde la batería hasta las células solares durante la noche, pues, a esa hora, las células solares actúan como una carga y no como generador de energía.

Ubicación de los diodos de bloqueo

Los diodos de bloqueo se instalan en serie con el panel solar y se disponen tal como especificamos en la imagen (Figura 3). De esta manera, como el diodo antirretorno, o de bloqueo, como su propio nombre indica, sólo deja pasar la corriente en un sentido, la tensión inversa que proviene de las baterías no va a llegar a los paneles y por lo tanto no se descargan.

Figura 3

No confundir diodos de bloqueo con diodos de derivación

Además de los diodos de bloqueo, los paneles solares cuentan con diodos de derivación o de by-pass. La función de estos últimos es proteger el conjunto de células fotovoltaicas parcialmente sombreadas o tapadas dentro del panel solar normalmente operativo en el pico de sol. En los sistemas fotovoltaicos de varios paneles, el diodo de by-pass establece un puente desde el panel o la cadena defectuosa. Así ofrece una ruta alternativa a la corriente que fluye desde los paneles solares a la carga.

Sin diodos de derivación, la energía generada por la cadena de células en contacto con la luz solar fluye hacia las células sombreadas. Éstas también se comportan como carga, por lo que aumentará su temperatura y producirán puntos calientes que terminarán dañándolas.

Los diodos de by-pass para paneles solares se conectan en paralelo con la célula fotovoltaica de una serie de cadenas conectadas. Esto con el propósito de eliminar el factor de riesgo y evitar daños generales en los paneles solares y hasta su explosión en caso de sombreado total o parcial. Igualmente, dicha conexión es en polarización inversa (el terminal del ánodo conectado al positivo y el cátodo al negativo de la célula solar). Así, abren una vía alternativa para el flujo de corriente en caso de células sombreadas. Es decir, los diodos de derivación de polarización inversa impedirán el paso de la corriente producida en las células normales hacia las células sombreadas.

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