UNIDAD1-Apuntes de Instalaciones Solares Fotovoltaicas

8/18/2019 UNIDAD1-Apuntes de Instalaciones Solares Fotovoltaicas

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INSTALACIONES SOLARES FOTOVOLTAICAS

COD: 0239

UNIDAD 1: ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA.

1 INTRODUCCIÓN

La electricidad es una de las formas de energía más versátiles y que mejor se adatan a cada

necesidad! "u utili#aci$n está tan e%tendida que difícilmente odría conce&irse una sociedad

tecnol$gicamente avan#ada que no 'iciese uso de ella!

(oy día e%isten miles de aaratos que) &ien en forma de corriente continua o de corriente alterna)

utili#an la electricidad como fuente de energía) y su uso 'a rovocado un gran aumento de la

demanda de consumo el*ctrico!

+ste 'ec'o 'a roiciado la &,squeda de nuevas fuentes de energía y nuevos sistemas de

roducci$n el*ctrica) &asados) fundamentalmente) en el uso de energías renova&les!

Los sistemas tradicionales de roducci$n de electricidad tienen una ro&lemática asociada que 'ace

necesario intentar desarrollar otro tio de fuentes energ*ticas:

• Centrales hidrel!"tri"as: el efecto invernadero y el cam&io climático 'acen que cada ve#

las sequías sean más rolongadas y) or tanto) no se ueda asegurar la roducci$n esta&le de

electricidad a trav*s de estas centrales!


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• Centrales t!r#i"as: tienen el ro&lema de que los com&usti&les emleados es que son un

recurso limitado en el tiemo! -demás) rovocan una gran contaminaci$n!


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Ener$%a Slar.

La energí solar directa es la ener$%a del Sl sin trans&r#ar) que calienta e ilumina!

"e recisan sistemas de cataci$n) almacenaje y arovec'amiento de la radiaci$n solar:

• Utili'a"i(n dire"ta: mediante la incororaci$n de acristalmientos y otros elementos

arquitect$nicos con elevada masa y caacidad de a&sorci$n de energía t*rmica) es la llamada

ener$%a slar t!r#i"a.


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• Trans&r#a"i(n en "alr: es la llamada ener$%a slar t!r#i"a) consiste en el

arovec'amiento de la radiaci$n que roviene del "ol ara calentar fluidos que circular or

el interior de catadores olares t*rmicos! +ste fluido se uede destinar ara el agua caliente

sanitaria .-C"/) dar aoyo a la calefacci$n ara atemerar iscinas) etc!

• Trans&r#a"i(n en ele"tri"idad: es la llamada ener$%a slar &t)ltai"a que ermite

transformar en electricidad la radiaci$n solar or medio de c*lulas fotovoltaicas integradas

en m$dulos solares! +sta electricidad se uede utili#ar de manera directa) se uede

almacenar en acumuladores ar un uso osterior) e incluso se uede introducier en la red de

distri&uci$n el*ctrica!


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Es *na de las ener$%as ren)a+les "n #a,res -si+ilidades.

Energía

Ventaas

• +scaso imacto am&iental!

• o roduce residuos erjudiciales ara el medio am&iente!

• Distri&uida or el mundo!

• o tiene más costes una ve# instalada que el mantenimiento el cual

es sencillo!

• o 'ay deendencia de las coma1ías suministradoras!

In"n)enientes

• "e recisan sistemas de acumulaci$n .&aterías/ que contienen

agentes químicos eligrosos! Los de$sitos de agua caliente de&en

rotegerse contra la legionela!

• uede afectar a los ecosistemas or la e%tensi$n ocuada or los

aneles en caso de grandes instalaciones!

• macto visual negativo si no se cuida la integraci$n de los

m$dulos solares en el entorno!

Durante el resente a1o) el "ol arrojará so&re la 4ierra 5000 veces más energía de la que se va a

consumir!


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/ RADIACCIÓN SOLAR

+l sol es una estrella que se encuentra a una temeratura media de 66007C) en cuyo interior tiene

lugar una serie de reacciones que roducen una *rdida de masa que se transforma en energía! +sta

energía li&erada del "ol se transmite al e%terior mediante la denominada radia"i(n slar!

La radiaci$n en el "ol es 8356020;m2! "i suonemos que el sol emite en todas las direcciones y

construimos una esfera que llegue 'asta la atm$sfera terrestre) es decir) que tenga un radio de la

distancia de


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/.1 Ti-s de Radia""i(n Slar.

+n funci$n de c$mo inciden los rayos en la 4ierra se distinguen tres "#-nentes de la

radia"i(n slar:

Dire"ta+s la reci&ida desde el "ol sin que se desvíe en su aso or la

atm$sfera!Di&*sa

+s la que sufre cam&ios en su direcci$n rincialmente de&idos ala refle%i$n y difusi$n en la atm$sfera!

Al+ed+s la radiaci$n directa y difusa que se reci&e or refle%i$n en elsuelo u otras suerficies r$%imas!

-unque las tres comonentes están resentes en la radiaci$n total que reci&e la 4ierra) la

radia""i(n dire"ta es la #a,r , #0s i#-rtante en las a-li"a"ines &t)ltai"as.


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Cuando la radiaci$n directa no uede incidir so&re una suerficie de&ido a un o&stácula) el

0rea en s#+ra ta#+ien re"i+e radia"i(n gracias a la radiaci$n difusa!

Proporciones de Radiación

Las roorciones de radiaci$n directa) difusa y al&edo que reci&e una suerficie de-endende:

• Cndi"ines #eterl($i"as: en un día nu&lado la radiaci$n es rácticamentedifusa) mientras que en uno soleado es directa!

• In"lina"i(n de la s*-er&i"ie res-e"t al -lan hri'ntal: una suerficie'ori#ontal reci&e la má%ima radiacci$n difusa y la mínima reflejada!

• resen"ia de s*-er&i"ies re&le"tantes: las suerficies claras son las másreflectantes or lo que la radiaci$n reflejada aumenta en invierno or el efecto de lanieve!

/./ 2)i#ient del Sl.

+l sol di&uja trayectorias diferentes seg,n la estaci$n del a1o! +n invierno su&e oco y

en verano muc'o) lo que 'ace que las s#+ras sean di&erentes en *nas esta"ines , en

tras.

ara conocer el

movimiento del sol se

utili#ará un sistema de

coordenadas con dos

ángulos) que ermite

sa&er en cada

momento donde se

encuentra!


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◦ Alt*ra slar : es el ángulo formado or la osici$n aarente del "ol en el cielo

con la 'ori#ontal del lugar!

◦ A'i#*t slar : es el ángulo 'ori#ontal formado or la osici$n del "ol y la

direcci$n del verdadero sur!

ara o&tener el a#imut y la altura solar) se utili#an unas ta&las que definen dic'as

coordenadas en funci$n del día del a1o) de la 'ora solar y de la latitud) con las que se

uede sa&er la osici$n del "ol en cada momento lo que ermite calcular las som&ras

que roducen los o&jetos en determinados momentos) o uede ayudar a rogramar

un sistema de seguimiento solar!

ara conseguir la mayor roducci$n de una instalaci$n interesa que los aneles

solares est*n en todo momento erendiculares a los rayos solares) ara lo cual el

sistema de aneles de&erá tener dos grados de li&ertad .?dos movimientos@/!


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3 ALICACIONES 4 VENTA5AS DE LA ENERGÍA SOLAR.

-unque la red convencional de suministro el*ctrico se encuentra muy e%tendida) quedan

muc'os casos en los que un generador fotovoltaico uede cometir con ella!

La tecnología fotovoltaica -er#ite reali'ar instala"ines 6*e ali#entan siste#as

aleads de la red de distri+*"i(n7 in"l*sse ueden reali#ar siste#as de $enera"i(n

distri+*ida) de tal forma que se genere la energía en lugares r$%imos a los untos de

consumo) mediante la formaci$n de una eque1a rede de distri&uci$n!

Aplicaciones

Aeneralmente es utili#ada en #onas e%cluidas de la rede de distri&uci$n el*ctrica o de difícil accesoa ella) udiendo tra&ajar de forma indeendiente o com&inada con sistemas de generaci$n el*ctricaconvencional! "us rinciales alicaciones son:

• Ele"tri&i"a"i(n de: sistemas de &om&as de agua) reetidores de 4B y telefonía) etc!• Ele"tri&i"a"i(n de edi&i"a"ines aisladas: alum&rado) eque1os electrodom*sticos)

eque1os consumos no destinados a calentamientos!• Al*#+rad -8+li" aislad: aarcamientos) áreas de descanso) etc!• 9ali'ad , seali'a"i(n: marítimos) viales) antenas) etc!•

rte""i(n "at(di"a.• Cne;i(n a la red el!"tri"a de -e6*eas "entrales el!"tri"as que ermiten disminuir las *rdidas en la red) ya que se acerca el consumo a la generaci$n! +sta soluci$n es la que estágenerando actulamente mayor desarrollo de esta energía) ya que se vende a la red con un

recio muy atractivo!


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Ventajas

• o roduce oluci$n ni contaminaci$n am&iental!• "ilenciosa!• 4iene una vida ,til suerior a 20 a1os!• esistente a condiciones climáticas e%tremas: grani#o) viento) etc!• o requiere mantenimiento comlejo) s$lo limie#a del m$dulo solar y estado de las

&aterías!• "e uede aumentar la otencia instalada y la autonomía de la instalaci$n) incororando

nuevos m$dulos y &aterías resectivamente!• o consume com&usti&le!

< DESCRICIÓN DE SISTE2AS FOTOVOLTAICOS.

n siste#a &t)ltai" es el conjunto de comonentes mecánicos) el*ctricos y electr$nicos

que concurren ara catar la energía solar disoni&le y transformarla en utili#a&le como

energía el*ctrica!

+stos sistemas indeendientemente de su utili#aci$n y del tama1o de otencia) se ueden

"lasi&i"ar seg,n el esquema siguiente:

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

E-"L-DO"{FCon &aterías!F"in &aterías! }ECO+C4-DO" - +DE(GHDO": com&inados con otro tio de generaci$n el*ctrica

(ay diferentes ociones ara construir un sistema fotovoltaico) ero esen"ial#ente ha, ls

si$*ientes "#-nentes:

• Generadr &t)ltai": encargado de catar y convertir la radiacci$n solar en

corriente el*ctrica mediante m$dulos fotovoltaicos!

•

9ater%as a"*#*ladres: almacenan la energía el*ctrica roducida or elgenerador fotovoltaico ara oder utili#arla en eríodos en los que la demanda

e%ceda la caacidad de roducir del generador fotovoltaico!

• Re$*ladr de "ar$a: encargado de roteger y garanti#ar el correcto mantenimiento

de la carga de la &atería y evitar so&retensi$nes que uedan destruirla!

• In)ersr a"ndi"inadr de la energía el*ctrica: encargado de transformar la

corriente alterna) necesaria ara elimentar algunas cargas o ara introducir la energía

roducida en la red de distri&uci$n el*ctrica!


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• Ele#ents de -rte""i(n del "ir"*it: como interrutores de descone%i$n) diodos

de &loqueo) etc!) disuestos entre diferentes elementos del sistema) ara roteger la

descarga y derivaci$n de elementos en caso de fallo o sistuaciones de so&recarga!

uede 'a&er la necesidad de un $eneradr a*;iliar ara comlementar la energía

del generador fotovoltaico cuando *ste no ueda mantener la demanda y no ueda

ser interrumida!


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4am&i*n ha, a-li"a"ines aisladas 6*e n re6*ieren la utili#aci$n de a"*#*ladres7

y or tanto funcionan siemre que 'aya sol) como or ejemlo un sistema de &om&eo de

agua!


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Principales Componentes

• 2(d*ls &t)ltai"s: catan la energía solar!• In)esr -ara la "ne;i(n a red: es uno de los comonentes más imortantes)

má%imi#a la roducci$n) transforma la corriente continua en corriente alterna y decideel momento de introducirla en la red de distri&uci$n!

• Ele#ents de -rte""i(n del "ir"*it: rotegen la descarga y derivaci$n de elementosen caso de fallo o situaciones de so&recarga!

• Cntadr de ener$%a: mide la energía roducida or el sistema fotovoltaico durante su eríodo de funcionamiento!


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La configuaci$n de los sistemas 'í&ridos uede ser varia&le) deende del tio de equios

que se emleen ara adatar la otencia necesaria!

> EVOLUCIÓN DE LAS INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS.Las instalaciones fotovoltaicas descritas anteriormente) tienen un recio elevado! "i se

considera esta recio como una amorti#aci$n a lo largo de varios a1os reercuti*ndolo como

coste de la electricidad) en general no es cometitivo con los recios de mercado! +ste 'ec'o

de&ería variar con el tiemo or varias causas:

• Los sistemas fotovoltaicos de&en evolucionar y conseguir #a,res rendi#ients) es

decir) que los aneles con el mismo tama1o o&tendrán más energía!

•

Los recios de los aneles fotovoltaicos de&en &ajar de&ido al aumento de la roducci$nde los mismos! +sta tendencia de crecimiento de la roducci$n y disminuci$n de los

recios ya se viene o&servando en los ,ltimos a1os) sin em&argo) en la actualidad al

'a&er más demanda 'an surgido ro&lemas con el suministro del silicio) encareci*ndose

nuevamente los aneles!

• -ctualmente los recios de las energías convencionales son &ajos rincialmente orque

no se están reercutiendo en ellos los costes medioam&ientales) se rev* que en el futuro

con la entrada en vigor del rotocolo de Iyoto y la escase# de com&usti&les f$siles) el recio de las energías su&a!

esecto a esto com&iene se1alar que:

• - título indicativo) aunque e%isten diferencias regionales y estacionales significativas) en

+sa1a se reci&e de media una insolaci$n de


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• La contaminaci$n roducida or la industria fotovoltaica es la misma que la del sector

de la electr$nica) y actualmente la energía consumida ara roducir un anel es generada

or el en tres a1os de funcionamiento!

• +l recio aun es demasiado alto) ero es


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O+eti)s de -ten"ia instalada en 2?- al a /@1@

CO2UNIDADAUTÓNO2A

SITUACIÓNACTUAL 2?-B

INCRE2ENTO/@@>/@1@ 2?-B

OTENCIA EN/@1@ 2-B

-D-LC- )8 53)3 6


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A4UDAS 4 SU9VENCIONES.

Cada a1o el D-+ y el nstituto de Cr*dito Oficial .CO/) convoca&an un rogram de ayudas

dirigido a las energías renova&les) la línea COFD-+!

-ctualmente no 'ay línea oerativa) y las ayudas ara 2008 esta&lecidas en el lan de+nergías enova&les en +sa1a 2006 U 20

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