Manual de placas solares fotovoltaicas ESPAÑOL

CONTENIDO DE ESTECURSO

INTRODUCCIÓN

RADIACIÓN SOLAR

CÉLULA,PANEL YGENERADORFOTOVOLTAICO.

SISTEMA FOTOVOLTAICOSCONECTADOS A LA RED

SITEMAS FOTOVOLTAICOSAUTÓNOMOS

¿QUE HAS APRENDIDO ENCURSOLAR?

CURSOLAR, es un conjunto de páginas web donde seencuentra información relativa a la energía solarfotovoltaica. Pretende ser una primera aproximación a uncurso básico sobre el conocimiento de esta energíarenovable a través de internet.

Este proyecto se enmarca dentro de la línea de trabajo delGrupo Jaén de Técnica Aplicada en el estudio de lasposibilidades que ofrece Internet a la Energía SolarFotovoltaica

Además, se han incluido un conjunto de programasrealizados en Java y JavaScript en los que es posible elcálculo de algunos parámetros, dibújo de algunas curvas,etc.

© GRUPO JAÉN DE TÉCNICA APLICADA

Autores: J.F. Martos, P. Perez, J.D. Aguilar, G.Almonacid, J. Aguilera, G. Nofuentes.

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

http://solar.ujaen.es/cursolar.HTM [22/03/2003 12:00:07 a.m.]

http://solar.ujaen.es/CONTENIDO/hom-radiaci�n.htm

INTRODUCCION

La energía solar fotovoltaica es, hoy en día y sin lugar a dudas, una formalimpia y fiable de producción de energía eléctrica a pequeña escala. Así la mayoríade los sistemas fotovoltaicos existentes hasta la fecha han sido diseñados yconstruidos para su uso en aplicaciones remotas de muy poca potencia. La razónfundamental, hasta la actualidad, que ha impedido una mayor diseminación de estatecnología ha sido básicamente económica: el mayor coste del kWh producido, encomparación con el obtenido a partir de otras tecnologías más convencionales:petróleo, carbón nuclear, etc.

No obstante, la creciente madurez tecnológica y abaratamiento de producción demódulos, desarrollo de sistemas de acondicionamiento de potencia más potentes,de mayor eficiencia y fiabilidad, etc. en conjunción con la realización de proyectospiloto, sostenidos por programas nacionales e internacionales de financiación y/osubvención parcial, permiten la instalación de sistemas cada vez más eficaces ycompetitivos con la fuentes convencionales de generación de energía eléctrica.Esto posibilitará una penetración cada vez mayor de esta tecnología en laproducción de energía eléctrica en el mundo como complemento de la fuentes degeneración convencionales.

INTRODUCCIÓN

http://solar.ujaen.es/CONTENIDO/intro.htm [22/03/2003 12:00:36 a.m.]

CONTENIDO DEESTE CAPÍTULO

CÉLULA SOLAR

PRINCIPIO DEFUNCIONAMIENTO DE LACÉLULA SOLAR

CURVA I-V DEILUMINACIÓN

PROGRAMA DE DIBUJODE CURVA I-V DE UNACÉLULA FOTOVOLTAICA.

CONCEPTOSIMPORTANTES

INFLUENCIA DE LATEMPERATURA SOBRE LOSPARÁMETROS BÁSICOS DEUNA CÉLULAFOTOVOLTAICA.

INTRODUCCIÓN AL

PANEL FOTOVOLTAICO

CARACTERÍSTICA I-V DE

UN GENERADORFOTOVOLTAICO

PARÁMETROS BÁSICOS

DE UN PANEL FOTOVOLTAICO

COMPORTAMIENTO DELMÓDULO FOTOVOLTAICO EN

CUALQUIER CONDICIÓNOPERACIÓN

PROGRAMA DECÁLCULO DE PARÁMETROS

BÁSICOS DE UNA CÉLULA ENCUALQUIER CONDICIÓN DE

CÉLULA Y PANEL FOTOVOLTAICOS

1.-CÉLULA SOLAR.

Una célula solar es un dispositivo capaz de convertir la energíaproveniente de la radiación solar en energía eléctrica.

Su principio de funcionamiento se basa en la capacidad de losfotones de la radiación solar de transmitir su energía a loselectrones de valencia de los materiales semiconductores, demanera que estos electrones rompen su enlace que anteriormentelos tenía ligado a un átomo. Por cada enlace que se rompe quedaun electrón y un hueco (falta de electrón en un enlace roto) paracircular dentro del semiconductor.

El movimiento de los electrones y huecos en sentidos opuestos(conseguido con la aplicación de un campo eléctrico como veremosposteriormente) genera una corriente eléctrica en el semiconductorla cual puede circular por un circuito externo y liberar la energíacedida por los fotones para crear los pares electrón-hueco.

El campo eléctrico necesario para la creación de la corrienteeléctrica se consigue con la unión de dos semiconductores dediferente dopado: Un semiconductor tipo P (exceso de huecos) yotro tipo N (exceso de electrones). Al unirlos es creado el campoeléctrico.

La cara iluminada será la de conductor tipo N y la no iluminada lade tipo p.

Después se adherirán los contactos, de manera que la cara noiluminada será cubierta totalmente por el contacto eléctrico (paraofrecer menos resistencia al paso de la corriente eléctrica) y la carailuminada debe llevar un contacto por una parte lo más extensoposible, para ofrecer menos resistencia y por otra lo menos extensoposible para dejar pasar mayor cantidad de fotones. Por lo tanto eshabitual encontrarnos con contactos en forma de peine.

CÉLULA Y PANEL FOTOVOLTAICO

http://solar.ujaen.es/CONTENIDO/cel-pa.htm (1 de 10) [22/03/2003 12:01:19 a.m.]

OPERACIÓN

INTERCONEXIÓN DEMÓDULOS FOTOVOLTAICOS

VOLVER ACURSO BÁSICO DEENERGÍA SOLAR

2.-PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LACÉLULA SOLAR.

Cuando conectamos una célula solar a una carga y la célula estáiluminada se produce una diferencia de potencial en extremos de lacarga y circula una corriente por la carga.

La corriente entregada a una carga por una célula solar es elresultado neto de dos componentes internas de corriente que seoponen:● Corriente de iluminación: debida a la generación de portadoresque produce la iluminación● Corriente de oscuridad: debida a la recombinación de portdoresque produce el voltaje externo necesario para poder entregarenergía a la carga.

Cabe señalar que no todos los fotones que llegan a la célula sonabsorbidos por la célula. Solamente lo harán los que tienen unaenergía igual o mayor que el ancho de banda prohibida del materialsemiconductor. Estos fotones serán los que formarán los pareselectrón-hueco y debido al campo eléctrico producido por la uniónde materiales en la célula de tipo P y N se separan antes de poderrecombinarse formándose así la corriente eléctrica que circula porla célula y su carga.

Algunos fotones pueden no ser aprovechados para la creación deenegía electrica por diferentes razones:● Los fotones que tienen energía inferior al ancho de banda delsemiconductor atraviesan el semiconductor sin ceder su energíapara crear pares electrón-hueco.● Aunque un fotón tenga una energía mayor o igual al ancho debanda prohibida puede no ser aprovechado ya que una célula notiene la capacidad de absorberlos a todos.● Además, los fotones pueden ser reflejados en la superficie de lacélula.

3.- CURVA I-V DE ILUMINACIÓN.

La curva I-V de una célula fotovoltaica representa pares devalores de tensión e intensidad en los que puede encontrarsefuncionando la célula. Dos valores característicos son lossiguientes:

*Voc o tensión de circuito abierto que es el máximo valor detensión en extremos de la célula y se da cuando esta no estáconectada a ninguna carga.

* Isc o intensidad de cortocircuito, definido como el máximovalor de corriente que circula por una célula fotovoltaica y se da



cuando la célula está en cortocircuito.

La siguiente ecuación representa todos los pares de valores (I/V)en que puede trabajar una célula fotovoltaica.

donde:

Isc: es la corriente de cortocircuito

Voc: es la tensión de circuito abierto

e :es la carga del electrón.

m: es un parámetro constructivo de la célula,normalmente=1

K: es la constante de Boltzman

T : Temperatura en ºK

La característica I-V de una célula tendrá la siguiente forma:



Con el siguiente programa (Java applet) es posible obtener lagráfica I-V de una cálula fotovoltaica, dadas unas condiciones deirradiancia (W/m2) y temperatura ambiente (ºC). En el programaaparecerá la gráfica I-V de la célula en condiciones estándar y enlas nuevas condiciones de irradiancia y temperatura.

4.- CONCEPTOS IMPORTANTES.

PUNTO DE MAXIMA POTENCIA (PM): Es el producto del valorde tensión (VM) e intensidad (IM) para los que la potenciaentregada a una carga es máxima.

FACTOR DE FORMA (FF): Se define como el cociente depotencia máxima que se puede entregar a una carga entre elproducto de la tensión de circuito abierto y la intensidad decortocircuito, es decir:

El factor de forma suele tomar valores entre 0.7-0.8 para lascélulas mas habituales (silicio y arseniuro de galio).



EFICIENCIA DE CONVERSIÓN ENERGÉTICA: se define comoel cociente entre la máxima potencia eléctrica que se puedeentregar a la carga y irradiancia incidente (PL) sobre la célula:

5.- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LOSPARÁMETROS BÁSICOS DE UNA CÉLULAFOTOVOLTAICA.

Al aumentar la temperatura:

- Aumenta ligeramente la Intensidad de cortocircuito.

- Disminuye la tensión de circuito abierto, aprox: -2.3 mV/ºC

- El Factor de Forma disminuye.

- El rendimiento decrece con la temperatura.

6.- INTRODUCCIÓN AL PANEL FOTOVOLTAICO.

Normalmente no se encuentran células aisladas sino que seagrupan en los llamados módulos fotovoltaicos para adecuar losniveles de corriente y voltaje para cada aplicación.

7.- CARACTERÍSTICA I-V DE UN GENERADORFOTOVOLTAICO.

La característica I-V de un panel fotovoltaico se obtendrá con lasiguiente ecuación:



donde:

Np.- es el número de ramas en paralelo del panelfotovoltaico.

Ns.- es el número de células en serie por rama en elpanel fotovoltaico.

8.- PARÁMETROS BÁSICOS DE UN PANELFOTOVOLTAICO.

Los parámetros estándares que nos debe suministrar el fabricantecon la adquisición de un panel fotovoltaico son:

1.- ISCG : Intensidad de cortocircuito del panel fotovoltaico.

2.- VOCG: Tensión de circuito abierto del generador.

3.- PmaxG: Potencia máxima que nos entrega el generador.

Dichos parámetros se obtienen en unas condiciones estándaresde medida de uso universal las cuales son las siguientes:

Irradiancia: 100mW/cm2 (1 KW/m2)

Distribución espectral: AM1.5

Incidencia normal

Temperatura de la célula: 25ºC

Otro parámetro que debe ser suministrado es la TONC oTemperatura de Operación Nominal de la Célula, y dicho parámetrose define como la temperatura que alcanzan las células solarescuando se somete al módulo a las siguientes condiciones deoperación:

Irradiancia: 80mW/cm2 (800W/m2)

Distribución espectral AM1.5



Incidencia normal

Temperatura ambiente: 20ºC

Velocidad del viento: 1m/s

9.- COMPORTAMIENTO DEL MÓDULOFOTOVOLTAICO EN CUALQUIER CONDICIÓN DEOPERACIÓN.

En este apartado se expondrá el cálculo de algunos parámetrosde un módulo fotovoltaico en cualquier condición de irradiancia ytemperatura. Para ello se considerará los datos suministrados porel fabricante:

- ISCG

-VOCG

-PmaxG

-TONC

A) Cálculo de ISCG en cualquier condición :

1.- Consideraremos que la corriente de cortocircuito de unacélula y por consiguiente del generador depende de la irradianciasolamente.

2.- Cálculo de la constante C1 que se define como el cociente dela intensidad de cortocircuito ISCG cuando hay una irradiancia de100mW/cm2 entre 100 mW/cm2.

3. Aplicar la expresión:

ISC=C1 *G

Donde G es la irradiancia a la que se pretende saber



que ISC habrá.

B) Cálculo de VOC en cualquier situación:

1.- Suponemos que la tensión de circuito abierto de un módulodepende únicamente de la temperatura de las células solares.

2.- Saber que la variación de la VOC con la temperatura de lacélula (Tc) es:

lo cual quiere decir que por cada grado centígrado queaumenta la temperatura de la célula su tensión de circuito abiertodisminuye 2.3 mV.

C) Calculo de la temperatura de la célula:

1.- Suponemos que la temperatura de las células dependeexclusivamente de la irradiancia y la temperatura ambiente.

2.- Cálculo de la constante C2:

3. Aplicar:

Tc =Ta + C2*G

donde :

Ta: es la temperatura ambiente.

G: es la irradiancia en mW/cm2.



PROGRAMA DE CÁLCULO DE PARÁMETROSBÁSICOS DE UNA CÉLULA EN CUALQUIER

CONDICIÓN DE OPERACIÓN.

ISC: Corriente DeCortocircuitoMedida EnCondiciones:

(AMPERIOS)

VocTensión DeCircuito AbiertoMedidas EnCondicionesEstandar:

(VOLTIOS)

TONC:Temperatura DeOperación NominalDe La Célula

(ºC)

Irradiancia: W/cm2

TemperaturaAmbiente: (ºC)

CORRIENTE DECORTOCIRCUITOEN LAS NUEVASCONDICIONES:

(AMPERIOS)

TENSIÓN DECIRCUITOABIERTO EN LASNUEVASCONDICIONES:

(VOLTIOS)

TEMPERATURADE LA CÉLULAEN LAS NUEVASCONDICIONES:

(ºC)



10.- INTERCONEXIÓN DE MÓDULOSFOTOVOLTAICOS.

Hasta ahora hemos supuesto que todas las células tienen igualescaracterísticas de operación, pero realmente esto no es del todocierto ya que existe cierta dispersión y esto se manifiesta de lasiguiente manera:

a) La potencia máxima que puede entregar el generador esinferior a la suma de la potencia máximas de cada una de lascélulas que lo constituyen, por lo tanto hablaremos de PERDIDAS POR DISPERSIÓN.

b) En determinadas circunstancias algunas células puedenconvertirse (por defecto de fabricación o menos iluminación que lasdemás) en "cargas" y disipar la energía generada por las demáscon la consecuente elevación de temperatura la cual si sobrepasalos 85 ºC puede dañar la célula irreversiblemente.

11.-REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.● "Electricidad Solar"Eduardo Lorenzo.



CÉLULA Y PANEL FOTOVOLTAICOS

1.-CÉLULA SOLAR.

Una célula solar es un dispositivo capaz de convertir la energía proveniente de la radiaciónsolar en energía eléctrica.

Su principio de funcionamiento se basa en la capacidad de los fotones de la radiación solarde transmitir su energía a los electrones de valencia de los materiales semiconductores, demanera que estos electrones rompen su enlace que anteriormente los tenía ligado a un átomo.Por cada enlace que se rompe queda un electrón y un hueco (falta de electrón en un enlace roto)para circular dentro del semiconductor.

El movimiento de los electrones y huecos en sentidos opuestos (conseguido con la aplicaciónde un campo eléctrico como veremos posteriormente) genera una corriente eléctrica en elsemiconductor la cual puede circular por un circuito externo y liberar la energía cedida por losfotones para crear los pares electrón-hueco.

El campo eléctrico necesario para la creación de la corriente eléctrica se consigue con la uniónde dos semiconductores de diferente dopado: Un semiconductor tipo P (exceso de huecos) y otrotipo N (exceso de electrones). Al unirlos es creado el campo eléctrico.

La cara iluminada será la de conductor tipo N y la no iluminada la de tipo p.

Después se adherirán los contactos, de manera que la cara no iluminada será cubiertatotalmente por el contacto eléctrico (para ofrecer menos resistencia al paso de la corrienteeléctrica) y la cara iluminada debe llevar un contacto por una parte lo más extenso posible, paraofrecer menos resistencia y por otra lo menos extenso posible para dejar pasar mayor cantidadde fotones. Por lo tanto es habitual encontrarnos con contactos en forma de peine.

2.-PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA CÉLULA SOLAR.

Cuando conectamos una célula solar a una carga y la célula está iluminada se produce unadiferencia de potencial en extremos de la carga y circula una corriente por la carga.

La corriente entregada a una carga por una célula solar es el resultado neto de dos componentes

CONTENIDO

http://solar.ujaen.es/CONTENIDO/CEL-PA-CONT.htm (1 de 9) [22/03/2003 12:02:30 a.m.]

internas de corriente que se oponen:● Corriente de iluminación: debida a la generación de portadores que produce la iluminación● Corriente de oscuridad: debida a la recombinación de portdores que produce el voltajeexterno necesario para poder entregar energía a la carga.

Cabe señalar que no todos los fotones que llegan a la célula son absorbidos por la célula.Solamente lo harán los que tienen una energía igual o mayor que el ancho de banda prohibidadel material semiconductor. Estos fotones serán los que formarán los pares electrón-hueco ydebido al campo eléctrico producido por la unión de materiales en la célula de tipo P y N seseparan antes de poder recombinarse formándose así la corriente eléctrica que circula por lacélula y su carga.

Algunos fotones pueden no ser aprovechados para la creación de enegía electrica por diferentesrazones:● Los fotones que tienen energía inferior al ancho de banda del semiconductor atraviesan elsemiconductor sin ceder su energía para crear pares electrón-hueco.● Aunque un fotón tenga una energía mayor o igual al ancho de banda prohibida puede no seraprovechado ya que una célula no tiene la capacidad de absorberlos a todos.● Además, los fotones pueden ser reflejados en la superficie de la célula.

3.- CURVA I-V DE ILUMINACIÓN.

La curva I-V de una célula fotovoltaica representa pares de valores de tensión e intensidad enlos que puede encontrarse funcionando la célula. Dos valores característicos son los siguientes:

*Voc o tensión de circuito abierto que es el máximo valor de tensión en extremos de lacélula y se da cuando esta no está conectada a ninguna carga.

* Isc o intensidad de cortocircuito, definido como el máximo valor de corriente que circulapor una célula fotovoltaica y se da cuando la célula está en cortocircuito.

La siguiente ecuación representa todos los pares de valores (I/V) en que puede trabajar unacélula fotovoltaica.

donde:

Isc: es la corriente de cortocircuito

CONTENIDO


Voc: es la tensión de circuito abierto

e :es la carga del electrón.

m: es un parámetro constructivo de la célula, normalmente=1

K: es la constante de Boltzman

T : Temperatura en ºK

La característica I-V de una célula tendrá la siguiente forma:

Con el siguiente programa (Java applet) es posible obtener la gráfica I-V de una cálulafotovoltaica, dadas unas condiciones de irradiancia (W/m2) y temperatura ambiente (ºC). En elprograma aparecerá la gráfica I-V de la célula en condiciones estándar y en las nuevascondiciones de irradiancia y temperatura.

4.- CONCEPTOS IMPORTANTES.

PUNTO DE MAXIMA POTENCIA (PM): Es el producto del valor de tensión (VM) e intensidad(IM) para los que la potencia entregada a una carga es máxima.

FACTOR DE FORMA (FF): Se define como el cociente de potencia máxima que se puedeentregar a una carga entre el producto de la tensión de circuito abierto y la intensidad decortocircuito, es decir:

CONTENIDO


El factor de forma suele tomar valores entre 0.7-0.8 para las células mas habituales (silicio yarseniuro de galio).

EFICIENCIA DE CONVERSIÓN ENERGÉTICA: se define como el cociente entre la máximapotencia eléctrica que se puede entregar a la carga y irradiancia incidente (PL) sobre la célula:

5.- INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LOS PARÁMETROS BÁSICOSDE UNA CÉLULA FOTOVOLTAICA.

Al aumentar la temperatura:

- Aumenta ligeramente la Intensidad de cortocircuito.

- Disminuye la tensión de circuito abierto, aprox: -2.3 mV/ºC

- El Factor de Forma disminuye.

- El rendimiento decrece con la temperatura.

6.- INTRODUCCIÓN AL PANEL FOTOVOLTAICO.

Normalmente no se encuentran células aisladas sino que se agrupan en los llamados módulosfotovoltaicos para adecuar los niveles de corriente y voltaje para cada aplicación.

7.- CARACTERÍSTICA I-V DE UN GENERADOR FOTOVOLTAICO.

La característica I-V de un panel fotovoltaico se obtendrá con la siguiente ecuación:

CONTENIDO


donde:

Np.- es el número de ramas en paralelo del panel fotovoltaico.

Ns.- es el número de células en serie por rama en el panel fotovoltaico.

8.- PARÁMETROS BÁSICOS DE UN PANEL FOTOVOLTAICO.

Los parámetros estándares que nos debe suministrar el fabricante con la adquisición de unpanel fotovoltaico son:

1.- ISCG : Intensidad de cortocircuito del panel fotovoltaico.

2.- VOCG: Tensión de circuito abierto del generador.

3.- PmaxG: Potencia máxima que nos entrega el generador.

Dichos parámetros se obtienen en unas condiciones estándares de medida de uso universallas cuales son las siguientes:

Irradiancia: 100mW/cm2 (1 KW/m2)

Distribución espectral: AM1.5

Incidencia normal

Temperatura de la célula: 25ºC

Otro parámetro que debe ser suministrado es la TONC o Temperatura de Operación Nominalde la Célula, y dicho parámetro se define como la temperatura que alcanzan las células solarescuando se somete al módulo a las siguientes condiciones de operación:

Irradiancia: 80mW/cm2 (800W/m2)

CONTENIDO


Distribución espectral AM1.5

Incidencia normal

Temperatura ambiente: 20ºC

Velocidad del viento: 1m/s

9.- COMPORTAMIENTO DEL MÓDULO FOTOVOLTAICO EN CUALQUIERCONDICIÓN DE OPERACIÓN.

En este apartado se expondrá el cálculo de algunos parámetros de un módulo fotovoltaico encualquier condición de irradiancia y temperatura. Para ello se considerará los datossuministrados por el fabricante:

- ISCG

-VOCG

-PmaxG

-TONC

A) Cálculo de ISCG en cualquier condición :

1.- Consideraremos que la corriente de cortocircuito de una célula y por consiguiente delgenerador depende de la irradiancia solamente.

2.- Cálculo de la constante C1 que se define como el cociente de la intensidad de cortocircuitoISCG cuando hay una irradiancia de 100mW/cm2 entre 100 mW/cm2.

3. Aplicar la expresión:

ISC=C1 *G

Donde G es la irradiancia a la que se pretende saber que ISC habrá.

CONTENIDO


B) Cálculo de VOC en cualquier situación:

1.- Suponemos que la tensión de circuito abierto de un módulo depende únicamente de latemperatura de las células solares.

2.- Saber que la variación de la VOC con la temperatura de la célula (Tc) es:

lo cual quiere decir que por cada grado centígrado que aumenta la temperatura de lacélula su tensión de circuito abierto disminuye 2.3 mV.

C) Calculo de la temperatura de la célula:

1.- Suponemos que la temperatura de las células depende exclusivamente de la irradiancia y latemperatura ambiente.

2.- Cálculo de la constante C2:

3. Aplicar:

Tc =Ta + C2*G

donde :

Ta: es la temperatura ambiente.

G: es la irradiancia en mW/cm2.

PROGRAMA DE CÁLCULO DE PARÁMETROS BÁSICOS DE UNA CÉLULA ENCUALQUIER CONDICIÓN DE OPERACIÓN.

CONTENIDO


ISC: Corriente De Cortocircuito Medida EnCondiciones: (AMPERIOS)

VocTensión De Circuito Abierto Medidas EnCondiciones Estandar: (VOLTIOS)

TONC: Temperatura De Operación NominalDe La Célula (ºC)

Irradiancia: W/cm2

Temperatura Ambiente: (ºC)

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO ENLAS NUEVAS CONDICIONES: (AMPERIOS)

TENSIÓN DE CIRCUITO ABIERTO ENLAS NUEVAS CONDICIONES: (VOLTIOS)

TEMPERATURA DE LA CÉLULA EN LASNUEVAS CONDICIONES: (ºC)

10.- INTERCONEXIÓN DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS.

Hasta ahora hemos supuesto que todas las células tienen iguales características de operación,pero realmente esto no es del todo cierto ya que existe cierta dispersión y esto se manifiesta dela siguiente manera:

a) La potencia máxima que puede entregar el generador es inferior a la suma de la potenciamáximas de cada una de las células que lo constituyen, por lo tanto hablaremos de PERDIDAS POR DISPERSIÓN.

b) En determinadas circunstancias algunas células pueden convertirse (por defecto defabricación o menos iluminación que las demás) en "cargas" y disipar la energía generada por las demás con la consecuente elevación de temperatura la cual si sobrepasa los 85 ºC puededañar la célula irreversiblemente.

CONTENIDO


11.-REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.● "Electricidad Solar"Eduardo Lorenzo.

CONTENIDO


CONTENIDO DE ESTECAPÍTULO

SISTEMAS FOTOVOLTAICOSCONECTADOS A LA RED.

ELEMENTOS PRINCIPALESDE UN SFCR.

DIMENSIONAMIENTO DE UNSFCR.

PROGRAMA DE CÁLCULODE LA ENERGÍA GENERADAANUALMENTE POR UNGENERADORFOTOVOLTAICO.

VOLVER A CURSOBÁSICO DE ENERGÍA

SOLAR

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS ALA RED

1.-SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A LA RED SFRC.

Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red son aquellos cuya instalación estámotivada por la inyección de energía electrica a la red, ya sea con ánimo de venta de laproducción electrica de nuestro sistema fotovoltaico o como apoyo a la red eléctrica.

Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica (SFCR) constituyen una delas aplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica que más atención están recibiendo enlos últimos años, dado su elevado potencial de utilización en zonas urbanizadaspróximas a la red eléctrica. Estos sistemas están compuestos por un generadorfotovoltaico que se encuentra conectado a la red eléctrica convencional a través de uninversor, produciéndose un intercambio energético entre ésta y el sistema fotovoltaico,característico de este tipo de instalaciones. Así, el sistema inyecta energía en la redcuando su producción supera al consumo local, y extrae energía de ella en casocontrario.

La diferencia fundamental entre un sistema fotovoltaico autónomo y los conectados ared, consiste en la ausencia, en este último caso, del subsistema de acumulación,formado por la batería y la regulación de carga. Además, el inversor, en los sistemasconectados a red, deberá estar en fase con la con la tensión de la red.

Uno de los factores favorables de los sistemas conectados a la red, es la posibilidadde mejorar la calidad del servicio de la energía suministrada por la red, ya que lamáxima producción del sistema fotovoltaico coincide con horas en que los problemas desuministro para las compañías eléctricas son más graves.

2.-ELEMENTOS PRINCIPALES DE UN SFCR

El esquema de un Sistema Fotovoltaico conectado a la red podría ser el siguiente.

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A LA RED

http://solar.ujaen.es/CONTENIDO/sfr.htm (1 de 6) [22/03/2003 12:04:51 a.m.]

Los elementos principales de un SFCR serían los siguientes:

* Generador Fotovoltaico (GFV): Sin el cual lógicamente no existirían los SFCR.

* Inversor: Un inversor es un convertidor DC-AC.

Normalmente un inversor está compuesto por una etapa sintetizadora y por otrafiltradora. La etapa sintetizadora se ocupa de producir a su salida una onda de impulsosa partir de la tensión en continua que tiene en su entrada (proveniente del GFV). Laetapa filtradora tiene como misión la eliminación de los armónicos indeseados de laonda de impulsos para producir una onda totalmente senoidal.

* Contadores de producción: Normalmente en las instalaciones eléctricasconectadas a la red poseen un solo contador de energía consumida.

En los SFCR existen dos contadores: uno de consumo y otro de producción ladiferencia entre lo marcado en los dos contadores será el déficit o superhabit de energíaproducida.

3.-DIMENSIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOSCONECTADOS A LA RES (SFCR).

El dimensionamiento de los Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Redcomprende los siguientes puntos:

1.-Dimensionamiento del generador fotovoltaico (GFV).

2.-Dimensionamiento del inversor.

3.-Dimensionamiento de las secciones del cableado.

4.-Dimensionamiento de las protecciones.

3.1.-Dimensionamiento del generador fotovoltaico (GFV).

Para el dimensionamiento del generador nominal se hace preciso laobservancia de los siguientes condicionantes.

3.1.1.- Potencia nominal (Kwp)

En la práctica se elige en función del presupuesto disponibley de la cantidad de electricidad solar que se desea generar.La energía que podría ser obtenida puede obtenersemediante la siguiente expresión:

E= Gda(a ,b )·PGFV·PR·365

Donde:

E: producción de electricidad solar anual (Kwh·año-1)



Gda(a ,b ): valor medio anual dela irradiación diaria sobresuperficie orientada con acimut ae inclinación b (Kwh·m-2· día-1)

PGFV: potencia del g.f.v. en c.e.(Kwp)

PR: rendimiento del sistema operformance ratio (adimensional).

,Es posible obtener la radiación Gda(a ,b ) como la media de los valoresmensuales de radiación global obtenidos del Applet del capítulo Radiación Solar de estecurso.

El siguiente programa (Java applet) te permite el cálculo de la energía anualproducida por un generador fotovoltaico.

3.1.2.-Módulos fotovoltaicos a emplear (modelo(s))

Existen varios fabricantes en el mercado, de modo que cadauno de ellos ofrece varios modelos.

El modelo de módulo se caracteriza en c.e. de medida por:

PM: potencia del módulo (Wp)

VOC: tensión de circuito abierto(V)

ISC: corriente de cortocircuito (A)

VM: tensión en el punto demáxima potencia (V)

IM: corriente en el punto demáxima potencia (A)

Rs: resistencia serie de la célula(W)

También resulta de interés conocer:

NCP: número de células en paralelo

NCS: número de células en serie

Parece que si se quiere instalar una potencia del GFV PGFVy se dispone de módulos fotovoltaicos de potencia PM, elnúmero de éstos a instalar sería igual a:

Nº de módulos = round [PGFV /PM]



En general no es así: se ha de tener en cuenta el margen detensiones de entrada del inversor

3.1.3.- Conexionado de los módulos

Se ha de determinar:

NMP: número de módulos en paralelo

NMS: número de módulos enserie

Dichos valores dependen delmodelo de módulo fotovoltaico autilizar y del margen de tensionesde entrada en las que el inversorbusca el punto de máximapotencia del GFV. Asimismo seha de cuidar el no sobrepasar lamáxima tensión en circuito abiertoque el inversor es capaz desoportar.

NMS debe ser tal que la variación con el tiempo de la sumade las tensiones en el punto de máxima potencia de todoslos módulos se encuentre en el margen de tensiones en elcual el inversor busca el punto de máxima potencia de lacurva V-I del GFV.

Se deben añadir tantas ramas en paralelo NMP como seannecesarias hasta completar, aproximadamente, la potenciadel GFV que se desea instalar.

La simulación puede partir de los valores de NMS y NMPsiguientes, y luego ser modificados hasta conseguir que secumplan los dos requisitos que se les exigen:

NMS = round(VMAXINV / VM)

NMP = round[PGFV / (NMS · PM)]

Donde VMAXINV es el límite superior del margen para el queel inversor busca el punto de máxima potencia de la curvaV-I del GFV

3.2.- Dimensionamiento del inversor

Se ha de determinar la potencia DC de entrada nominal(máxima) que debe admitir el inversor PINV

En general, PINV depende de PGFV. Una recomendación muyusada que proporciona valores de PR = PINV / PGFV, enfunción de la latitud, es la siguiente:

* Sur de Europa: PR = 0.8 - 1.0

* Centro de Europa: PR = 0.75 - 0.9



* Norte de Europa: PR = 0.7 - 0.8

La recomendación anterior es válida para GFVs orientados alSur e inclinados un ángulo aproximadamente igual a lalatitud del lugar.

3.3.-Dimensionamiento de las secciones del cableado

La sección de los cables debe ser tal que soporten lamáxima corriente que circulará por ellos, a la temperatura detrabajo.

Cabe señalar además, la necesidad de realizar unasimulación del comportamiento del nuestro generador, enpos de un mejor resultado en las secciones.

A efectos de añadir un margen de seguridad aldimensionamiento de las secciones de los cables, esconveniente considerar la máxima corriente que va aatravesar los conductores un 20% mayor que la obtenida através de la simulación.

Los cables utilizados para conectar las ramas de módulos ala caja de conexión suelen estar al aire y ser unipolares.

Los cables utilizados para conectar la caja de conexión conel inversor suelen estar al aire y ser unipolares.

Los cables utilizados para conectar la salida del inversor a lared no suelen estar al aire y a menudo son unipolares. Apartir de los valores obtenidos en la simulación, la máximacorriente que deben soportar es igual a:

a)Inversor monofásico:

Icmáx= PACmáx / 220

Donde:

Icmáx (A) es la máxima corrienteque circula por el conductor

PACmáx (W) es la máximapotencia que suministra elinversor a lo largo de todo un añode operación.

b) Inversor trifásico:

Icmáx= PACmáx / (3·220)

Donde:

Icmáx (A) es la máxima corrienteque circula por el conductor

PACmáx (W) es la máximapotencia que suministra elinversor a lo largo de todo un año



de operación.

3.4.-Dimensionamiento de las protecciones

No se tratará en profundidad aquí. Tan sólo mencionar:

1.-Los módulos fotovoltaicos deben incorporar diodos de paso, para evitar laformación de "puntos calientes".

2.-El empleo de diodos de bloqueo es controvertido. En general, debenusarse cuando NMP > 5

3.-Cada rama del GFV debe incorporar un fusible de protección de cables enserie (tipo gl) de corriente igual a la máxima que se espera que va a circular por el cableen cuestión.

4.-Poner a tierra los marcos de módulos, cajas de conexión y armario delinversor. El cable de puesta a tierra tendrá una sección, como mínimo de 16 mm2.

5.-Utilizar la configuración flotante para el GFV: ambos polos deben estaraislados de tierra.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS● Dimensionamiento de SFCR:Información ofrecida por Gustavo Nofuentes

● "Aplicación de la energía y edificación en Madrid". Jorge Agilera Tejero.



SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A LARED

1.-SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A LA RED SFRC.

Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red son aquellos cuya instalación está motivada porla inyección de energía electrica a la red, ya sea con ánimo de venta de la producción electricade nuestro sistema fotovoltaico o como apoyo a la red eléctrica.

Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica (SFCR) constituyen una de lasaplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica que más atención están recibiendo en los últimosaños, dado su elevado potencial de utilización en zonas urbanizadas próximas a la red eléctrica.Estos sistemas están compuestos por un generador fotovoltaico que se encuentra conectado a lared eléctrica convencional a través de un inversor, produciéndose un intercambio energéticoentre ésta y el sistema fotovoltaico, característico de este tipo de instalaciones. Así, el sistemainyecta energía en la red cuando su producción supera al consumo local, y extrae energía de ellaen caso contrario.

La diferencia fundamental entre un sistema fotovoltaico autónomo y los conectados a red,consiste en la ausencia, en este último caso, del subsistema de acumulación, formado por labatería y la regulación de carga. Además, el inversor, en los sistemas conectados a red, deberáestar en fase con la con la tensión de la red.

Uno de los factores favorables de los sistemas conectados a la red, es la posibilidad demejorar la calidad del servicio de la energía suministrada por la red, ya que la máxima produccióndel sistema fotovoltaico coincide con horas en que los problemas de suministro para lascompañías eléctricas son más graves.

2.-ELEMENTOS PRINCIPALES DE UN SFCR

El esquema de un Sistema Fotovoltaico conectado a la red podría ser el siguiente.

CONTENIDO

http://solar.ujaen.es/CONTENIDO/sfr-dcha.htm (1 de 7) [22/03/2003 12:07:07 a.m.]

Los elementos principales de un SFCR serían los siguientes:

* Generador Fotovoltaico (GFV): Sin el cual lógicamente no existirían los SFCR.

* Inversor: Un inversor es un convertidor DC-AC.

Normalmente un inversor está compuesto por una etapa sintetizadora y por otra filtradora.La etapa sintetizadora se ocupa de producir a su salida una onda de impulsos a partir de latensión en continua que tiene en su entrada (proveniente del GFV). La etapa filtradora tienecomo misión la eliminación de los armónicos indeseados de la onda de impulsos para produciruna onda totalmente senoidal.

* Contadores de producción: Normalmente en las instalaciones eléctricas conectadas a lared poseen un solo contador de energía consumida.

En los SFCR existen dos contadores: uno de consumo y otro de producción la diferencia entrelo marcado en los dos contadores será el déficit o superhabit de energía producida.

3.-DIMENSIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOSCONECTADOS A LA RES (SFCR).

El dimensionamiento de los Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red comprende lossiguientes puntos:

1.-Dimensionamiento del generador fotovoltaico (GFV).

CONTENIDO


2.-Dimensionamiento del inversor.

3.-Dimensionamiento de las secciones del cableado.

4.-Dimensionamiento de las protecciones.

3.1.-Dimensionamiento del generador fotovoltaico (GFV).

Para el dimensionamiento del generador nominal se hace preciso la observancia de lossiguientes condicionantes.

3.1.1.- Potencia nominal (Kwp)

En la práctica se elige en función del presupuesto disponible y de lacantidad de electricidad solar que se desea generar. La energía quepodría ser obtenida puede obtenerse mediante la siguiente expresión:

E= Gda(a ,b )·PGFV·PR·365

Donde:

E: producción de electricidad solar anual (Kwh·año-1)

Gda(a ,b ): valor medio anual de lairradiación diaria sobre superficie orientadacon acimut a e inclinación b (Kwh·m-2·día-1)

PGFV: potencia del g.f.v. en c.e. (Kwp)

PR: rendimiento del sistema o performanceratio (adimensional).

,Es posible obtener la radiación Gda(a ,b ) como la media de los valores mensuales deradiación global obtenidos del Applet del capítulo Radiación Solar de este curso.

CONTENIDO


El siguiente programa (Java applet) te permite el cálculo de la energía anual producida por ungenerador fotovoltaico.

3.1.2.-Módulos fotovoltaicos a emplear (modelo(s))

Existen varios fabricantes en el mercado, de modo que cada uno deellos ofrece varios modelos.

El modelo de módulo se caracteriza en c.e. de medida por:

PM: potencia del módulo (Wp)

VOC: tensión de circuito abierto (V)

ISC: corriente de cortocircuito (A)

VM: tensión en el punto de máximapotencia (V)

IM: corriente en el punto de máximapotencia (A)

Rs: resistencia serie de la célula (W)

También resulta de interés conocer:

NCP: número de células en paralelo

NCS: número de células en serie

Parece que si se quiere instalar una potencia del GFV PGFV y sedispone de módulos fotovoltaicos de potencia PM, el número de éstosa instalar sería igual a:

Nº de módulos = round [PGFV /PM]

En general no es así: se ha de tener en cuenta el margen detensiones de entrada del inversor

3.1.3.- Conexionado de los módulos

Se ha de determinar:

CONTENIDO


NMP: número de módulos en paralelo

NMS: número de módulos en serie

Dichos valores dependen del modelo demódulo fotovoltaico a utilizar y del margende tensiones de entrada en las que elinversor busca el punto de máximapotencia del GFV. Asimismo se ha decuidar el no sobrepasar la máxima tensiónen circuito abierto que el inversor es capazde soportar.

NMS debe ser tal que la variación con el tiempo de la suma de lastensiones en el punto de máxima potencia de todos los módulos seencuentre en el margen de tensiones en el cual el inversor busca elpunto de máxima potencia de la curva V-I del GFV.

Se deben añadir tantas ramas en paralelo NMP como seannecesarias hasta completar, aproximadamente, la potencia del GFVque se desea instalar.

La simulación puede partir de los valores de NMS y NMP siguientes, yluego ser modificados hasta conseguir que se cumplan los dosrequisitos que se les exigen:

NMS = round(VMAXINV / VM)

NMP = round[PGFV / (NMS · PM)]

Donde VMAXINV es el límite superior del margen para el que elinversor busca el punto de máxima potencia de la curva V-I del GFV

3.2.- Dimensionamiento del inversor

Se ha de determinar la potencia DC de entrada nominal (máxima) quedebe admitir el inversor PINV

En general, PINV depende de PGFV. Una recomendación muy usadaque proporciona valores de PR = PINV / PGFV, en función de la latitud,es la siguiente:

* Sur de Europa: PR = 0.8 - 1.0

* Centro de Europa: PR = 0.75 - 0.9

* Norte de Europa: PR = 0.7 - 0.8

La recomendación anterior es válida para GFVs orientados al Sur e

CONTENIDO


inclinados un ángulo aproximadamente igual a la latitud del lugar.

3.3.-Dimensionamiento de las secciones del cableado

La sección de los cables debe ser tal que soporten la máximacorriente que circulará por ellos, a la temperatura de trabajo.

Cabe señalar además, la necesidad de realizar una simulación delcomportamiento del nuestro generador, en pos de un mejor resultadoen las secciones.

A efectos de añadir un margen de seguridad al dimensionamiento delas secciones de los cables, es conveniente considerar la máximacorriente que va a atravesar los conductores un 20% mayor que laobtenida a través de la simulación.

Los cables utilizados para conectar las ramas de módulos a la caja deconexión suelen estar al aire y ser unipolares.

Los cables utilizados para conectar la caja de conexión con el inversorsuelen estar al aire y ser unipolares.

Los cables utilizados para conectar la salida del inversor a la red nosuelen estar al aire y a menudo son unipolares. A partir de los valoresobtenidos en la simulación, la máxima corriente que deben soportares igual a:

a)Inversor monofásico:

Icmáx= PACmáx / 220

Donde:

Icmáx (A) es la máxima corriente que circulapor el conductor

PACmáx (W) es la máxima potencia quesuministra el inversor a lo largo de todo unaño de operación.

b) Inversor trifásico:

Icmáx= PACmáx / (3·220)

Donde:

CONTENIDO


Icmáx (A) es la máxima corriente que circulapor el conductor

PACmáx (W) es la máxima potencia quesuministra el inversor a lo largo de todo unaño de operación.

3.4.-Dimensionamiento de las protecciones

No se tratará en profundidad aquí. Tan sólo mencionar:

1.-Los módulos fotovoltaicos deben incorporar diodos de paso, para evitar la formaciónde "puntos calientes".

2.-El empleo de diodos de bloqueo es controvertido. En general, deben usarse cuandoNMP > 5

3.-Cada rama del GFV debe incorporar un fusible de protección de cables en serie (tipogl) de corriente igual a la máxima que se espera que va a circular por el cable en cuestión.

4.-Poner a tierra los marcos de módulos, cajas de conexión y armario del inversor. Elcable de puesta a tierra tendrá una sección, como mínimo de 16 mm2.

5.-Utilizar la configuración flotante para el GFV: ambos polos deben estar aislados detierra.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS● Dimensionamiento de SFCR:Información ofrecida por Gustavo Nofuentes

● "Aplicación de la energía y edificación en Madrid". Jorge Agilera Tejero.

CONTENIDO


CONTENIDO DE ESTECAPÍTULO

SISTEMASFOTOVOLTAICOSAUTÓNOMOS.

ELEMENTOS DE UN SFA.

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SOLAR

SISTEMAS FOTOVOLTAICOSAUTÓNOMOS

1.-SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AUTÓNOMOS

Los Sistemas Fotovoltaicos Autónomos (SFA) son un conjunto de elementosinterconcectados entre sí con el fín de proporcionar enérgía eléctrica a una determinadacarga/s, entendiéndose como cargas los elementos de iluminación, equipos detelecomunicación, frigoríficos, etc.

Suelen tener los siguientes elementos (aunque esto será visto con más detalle en elsiguiente punto): generador, acumulador y carga.

Los SFA son diseñados con el fín de proporcionar la energía eléctrica a las cargas quela necesitan. Y esta es una de las primeras limitaciones que existen en el diseño de SFA,ya que es dificil calcular el consumo energético de cada una de las cargas. Uno de losmétodos seguidos es averiguar el valor de la potencia de cada una de las cargas quecompondrán el SFA y multiplicarlo por el número de horas de funcionamiento al día(suponiendo el consumo de energía constante a lo largo del tiempo para cada una de lascargas) aunque este método también da lugar a la incertidumbre ya que es dificildeterminar el número de horas que cada carga pueda funcionar y éste número de horasvariará según las épocas del año,

En los SFA dado el precio, algo más elevado, del KWh fotovoltaico que el obtenido de lared eléctrica convencional, es necesario una optimización del consumo energético de lascargas, como ejemplo se debe considerar que en ningún SFA deberían utilizarse luminariasincandescentes ya que son más eficiente los tubos fosforescentes que presentan unarelación entre lúmenes/watio consumido más óptima para estos sistemas.

Los poseedores de SFA deben de estar concienciados de que el consumo energéticoque realicen será el que su reserva energética les permita, a diferencia de losconsumidores de energía eléctrica de la red que podrán consumir la energía eléctrica queellos puedan pagar.

Otra consideración en el diseño de estos sistemas tener conocimiento del principal'imput' de los Sistemas Fotovoltaicos, es decir la Radiación Solar. Este dato puede serobtenido de un instituto de meteorología. En este curso se ofrece un programa de cálculode irradiación media diaria mensual en el capítulo de Radiación Solar.

Otro elemento a tener en cuenta en el diseño es el dimensionamiento de losacumuladores de energía de los acumuladores.

2.- ELEMENTOS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO (SFA).

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AUTÓNOMOS

http://solar.ujaen.es/CONTENIDO/sfa.htm (1 de 3) [22/03/2003 12:09:36 a.m.]

Aquí se presentan los dos tipos de esquemas de sistemas fotovoltaicos autónomossegún sea el caracter de las cargas:

,este esquema es utilizado cuando las cargas necesitan corriente continua: Iluminación,equipos de corriente continua, frigoríficos especiales etc. El siguiente esquema se utilizacuando las cargas necesitan corriente alterna tales como motores en bombeo,electrodomésticos en general, etc.

Los elementos principales de estos sistemas son los siguientes:

* Generador Fotovoltaico: Que nos producirá la energía eléctrica a partir de laRaciación Solar incidente en el.

* Elementos acumuladores de energía: tales como baterías, pilas, etc.

El sentido de la introducción de las baterías en los SFA está en la adaptación de losdiferentes ritmos de producción y demanda de energía eléctrica, almacenando energía enlos momentos en los que la producción es mayor que la demanda y cediendo energía enlos momentos en que ocurre la situación contraria.



Hay cuatro tipos de baterías en los Sistemas Fotovoltaicos:

1.- Baterías de Niquel-Cadmio

2.- Plomo-ácido.

3.- Niquel-hierro.

4.- Sodio-Sulfuro.

Las capacidad de una batería viene medida en Amperios por hora (A.h) que es lacantidad de corriente de descarga disponible durante un tiempo determinado. Pero estacapacidad es válida solamente para una temperatura específica y profundidad de descarga.

Las baterías más usadas son las de Plomo-Acido, Estas baterías deben estar diseñadaspara suministrar una gran corriente durante un periodo de tiempo corto. Suelen tener unavida util de unos 4-5 años, y esta está estrechamente ligada con la profundidad dedescarga a la cual se ve sometida es decir a cuanta energía sobre su capacidad nominal sele "pide" sobre su capacidad nominal, en cada ciclo de carga y descarga. En las bateríasde Plomo-Acido, la vida util será mayor cuanto menor sea la descarga de estas baterías encada ciclo de carga-descarga.

* Regulador de carga: Sumisión es preservar la vida de las baterías para evitarsituaciones de sobrecarga y sobredescarga a fin de alargar la vida de estas.

Por lo tanto controlará los procesos de carga y descarga de la batería en función de lageneración y el consumo de la energía.

* Convertidores DC-DC: Llamados también seguidores del punto de máximapotencccia. ya que un generador entrega una tensión y corriente dependiendo de la cargaconectada, y estos valores de tensión y corriente no coinciden generalmente con la máximapotencia que el generador podría ceder a la carga y este es el motivo de la inclusión deestos convertidores.

* Inversores (convertidores DC-AC): Conectados a los SFA cuando se tienen cargasque requieran de corriente alterna.

Los inversores estan compuestos por dos etapas: una sintetizadora y otra filtradora. Laetapa sintetizadora produce una onda de impulsos a partir de una tensión DC y la etapafiltradora se ocupa de eliminar los armónicos indeseados de la onda de impulsos para tenera la salida de esta etapa una señal totalmente senoidal.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS● "Aplicación de la Energía Solar Fotovoltaica"Jorge Agilera Tejero



SISTEMAS FOTOVOLTAICOSAUTÓNOMOS

1.-SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AUTÓNOMOS

Los Sistemas Fotovoltaicos Autónomos (SFA) son un conjunto de elementos interconcectadosentre sí con el fín de proporcionar enérgía eléctrica a una determinada carga/s, entendiéndosecomo cargas los elementos de iluminación, equipos de telecomunicación, frigoríficos, etc.

Suelen tener los siguientes elementos (aunque esto será visto con más detalle en el siguientepunto): generador, acumulador y carga.

Los SFA son diseñados con el fín de proporcionar la energía eléctrica a las cargas que lanecesitan. Y esta es una de las primeras limitaciones que existen en el diseño de SFA, ya quees dificil calcular el consumo energético de cada una de las cargas. Uno de los métodosseguidos es averiguar el valor de la potencia de cada una de las cargas que compondrán el SFAy multiplicarlo por el número de horas de funcionamiento al día (suponiendo el consumo deenergía constante a lo largo del tiempo para cada una de las cargas) aunque este métodotambién da lugar a la incertidumbre ya que es dificil determinar el número de horas que cadacarga pueda funcionar y éste número de horas variará según las épocas del año,

En los SFA dado el precio, algo más elevado, del KWh fotovoltaico que el obtenido de la redeléctrica convencional, es necesario una optimización del consumo energético de las cargas,como ejemplo se debe considerar que en ningún SFA deberían utilizarse luminariasincandescentes ya que son más eficiente los tubos fosforescentes que presentan una relaciónentre lúmenes/watio consumido más óptima para estos sistemas.

Los poseedores de SFA deben de estar concienciados de que el consumo energético querealicen será el que su reserva energética les permita, a diferencia de los consumidores deenergía eléctrica de la red que podrán consumir la energía eléctrica que ellos puedan pagar.

Otra consideración en el diseño de estos sistemas tener conocimiento del principal 'imput' delos Sistemas Fotovoltaicos, es decir la Radiación Solar. Este dato puede ser obtenido de uninstituto de meteorología. En este curso se ofrece un programa de cálculo de irradiación mediadiaria mensual en el capítulo de Radiación Solar.

CONTENIDO

http://solar.ujaen.es/CONTENIDO/SFA-DCHA.htm (1 de 4) [22/03/2003 12:09:47 a.m.]

Otro elemento a tener en cuenta en el diseño es el dimensionamiento de los acumuladores deenergía de los acumuladores.

2.- ELEMENTOS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO (SFA).

Aquí se presentan los dos tipos de esquemas de sistemas fotovoltaicos autónomos segúnsea el caracter de las cargas:

,este esquema es utilizado cuando las cargas necesitan corriente continua: Iluminación,equipos de corriente continua, frigoríficos especiales etc. El siguiente esquema se utiliza cuandolas cargas necesitan corriente alterna tales como motores en bombeo, electrodomésticos engeneral, etc.

CONTENIDO


Los elementos principales de estos sistemas son los siguientes:

* Generador Fotovoltaico: Que nos producirá la energía eléctrica a partir de la RaciaciónSolar incidente en el.

* Elementos acumuladores de energía: tales como baterías, pilas, etc.

El sentido de la introducción de las baterías en los SFA está en la adaptación de los diferentesritmos de producción y demanda de energía eléctrica, almacenando energía en los momentos enlos que la producción es mayor que la demanda y cediendo energía en los momentos en queocurre la situación contraria.

Hay cuatro tipos de baterías en los Sistemas Fotovoltaicos:

1.- Baterías de Niquel-Cadmio

2.- Plomo-ácido.

3.- Niquel-hierro.

4.- Sodio-Sulfuro.

Las capacidad de una batería viene medida en Amperios por hora (A.h) que es la cantidad decorriente de descarga disponible durante un tiempo determinado. Pero esta capacidad es válidasolamente para una temperatura específica y profundidad de descarga.

Las baterías más usadas son las de Plomo-Acido, Estas baterías deben estar diseñadas parasuministrar una gran corriente durante un periodo de tiempo corto. Suelen tener una vida util de

CONTENIDO


unos 4-5 años, y esta está estrechamente ligada con la profundidad de descarga a la cual se vesometida es decir a cuanta energía sobre su capacidad nominal se le "pide" sobre su capacidadnominal, en cada ciclo de carga y descarga. En las baterías de Plomo-Acido, la vida util serámayor cuanto menor sea la descarga de estas baterías en cada ciclo de carga-descarga.

* Regulador de carga: Sumisión es preservar la vida de las baterías para evitar situacionesde sobrecarga y sobredescarga a fin de alargar la vida de estas.

Por lo tanto controlará los procesos de carga y descarga de la batería en función de lageneración y el consumo de la energía.

* Convertidores DC-DC: Llamados también seguidores del punto de máxima potencccia. yaque un generador entrega una tensión y corriente dependiendo de la carga conectada, y estosvalores de tensión y corriente no coinciden generalmente con la máxima potencia que elgenerador podría ceder a la carga y este es el motivo de la inclusión de estos convertidores.

* Inversores (convertidores DC-AC): Conectados a los SFA cuando se tienen cargas querequieran de corriente alterna.

Los inversores estan compuestos por dos etapas: una sintetizadora y otra filtradora. La etapasintetizadora produce una onda de impulsos a partir de una tensión DC y la etapa filtradora seocupa de eliminar los armónicos indeseados de la onda de impulsos para tener a la salida deesta etapa una señal totalmente senoidal.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS● "Aplicación de la Energía Solar Fotovoltaica"Jorge Agilera Tejero

CONTENIDO


CUESTIONARIO: EVALÚA LO QUE HAS APRENDIDO

PREGUNTAS VERDADERO FALSO

1 ¿Puede ser la irradiación medida en kWh/m2?

2La Radiación directa es aquella que sólo provienede los rayos solares

3La radiación solar es la suma de la radiaciónDirecta y la de Albedo.

4La declinación solar es cero en los equinocios deprimavera y otoño.

5La irradiancia es la densidad de energía incidentesobre una superficie considerada en un espacio detiempo.

6La célula solar es un dispositivo capaz deconvertir la energía proveniente de la radiaciónsolar en energía eléctrica.

7Generalmente las células solares estáncompuestas por la unión de dos tipos desemiconductor: N y P

8Todos los fotones que llegan a la célula solar sonabsorbidos y rompen los enlaces de los electronesde valencia.

9La intensidad de cortocircuito es la corriente quecircula cuando la célula está entregando lamáxima potencia a la carga

10La curva I-V de una célula fotovoltaica representatodos los pares de valores de tensión e intensidaden los que puede trabajar una célula fotovoltaica.

11

La máxima potencia que una célula solar puedeentregar a una carga coincide con el producto dela intensidad de cortocircuito con la tensión decircuito abierto.

12Un panel o módulo fotovoltaico es la agrupaciónde células solares.

13

Los sistemas fotovoltaicos concectados a la red(SFCR) son aquellos cuya instalación estámotivada por la inyección de energía eléctrica a lared.

TEST ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

http://solar.ujaen.es/CONTENIDO/econo.htm (1 de 2) [22/03/2003 12:11:02 a.m.]

14

En los SFCR se produce un intercambio deenergía entre el generador fotovoltaico y la redinyectando este energía cuando es necesario yextrayendo energía cuando sobra en la red

15En los SFCR no hay inversores, dada la pocainportancia de estos en este tipo de instalaciones.

16El Perfonmance Ratio, que es el rendimiento delsistema, es de 0.8-1 en el sur de Europa.

17Los Sistemas Fotovoltaicos Autónomos (SFA)son concebidos para proporcionar energíaeléctrica a determinadas cargas.

18El consumo de energía de una carga no es unparámetro importante en el diseño de un SFA.

19Los SFA pueden alimentar cargas en alterna y encontinua, pero si las alimentan en corrientecontinua es necesario el uso de un inversor.

20Las baterías más usadas en los SFA son las deNiquel-Cadmio.

TU NOTA ES LASIGUIENTE:

TEST ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

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Manual de placas solares fotovoltaicas ESPAÑOL

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