Componentes de una ISFV

¿Qué Debemos Saber? Introducción a la FV Módulos FV Regulador Diferenciar los distintos tipos de instalaciones FV. Célula Fotovoltaica Módulos FV Tipos de Módulos Características Técnicas de los Módulos FV. Asociación Módulos, paneles, cadenas… Regulador Características básicas, curvas U-I Tipos y Selección. Acumulador Especificaciones Técnicas. Inversor Datos Característicos.

INTRODUCCIÓN A LA FOTOVOLTAICA ISFV: componentes INTRODUCCIÓN A LA FOTOVOLTAICA

Energía del Sol INDIRECTOS DIRECTOS Sol Solar Térmica Solar Termoeléctrica Solar Fotovoltaica INDIRECTOS DIRECTOS

Instalaciones Fotovoltaicas: Tipologia La luz del sol es convertida directamente a electricidad mediante el uso de las células solares. Dos Grandes Grupos: Sistemas conectados a red. Sistemas aislados. ¿Principal diferencia?

Instalaciones Fotovoltaicas: Aislada OBJETIVO: Dotar de energía al lugar donde están instaladas. Aplicaciones: Lugares donde NO es viable hacer llegar la red publica por coste, conveniencia o accesibilidad. Por ejemplo: Refugios de montaña, repetidores, viviendas, bombeo de agua… Componentes Básicos: Módulos FV. Regulador. Baterías. Inversor (Si se necesita CA). ISFV Autónoma

ISFV: Conectada a Red OBJETIVO: Producir electricidad para venderla. CARACTERÍSTICAS: Deben estar cerca de líneas de distribución. El productor continúa pagando su consumo (0’14 € KWh). El productor cobra la energía que produce (0’32 € KWh). No necesita baterías para almacenar energía. Los convertidores c.c./c.a. son de mayor calidad. El CTE (HE5) exige la instalacion FV de ciertas instalaciones (Hospitales, supermercados…) COMPONENTES BÁSICOS Módulos. Inversor. Contadores

ISFV: Tipologia (Hibridas) Bornay

Clasificación ISFV : Aisladas Telecomunicaciones: Telefonía rural, vía radio; repetidores (de telefonía, televisión…). Electrificación de zonas rurales y aisladas: Viviendas aisladas, de ocupación permanente o periódica, refugios de montaña, etc. En países del tercer mundo para electrificar aldeas. Señalización: Se aplica, por ejemplo, a señales de tráfico luminosas, formadas por diodos LED, alimentados por un panel solar y una batería. Alumbrado público: Se utiliza en zonas en las que resulta complicado llevar una línea eléctrica convencional (parques naturales, reservas…). Bombeo de agua: Granjas, pueblos, etc. Tanto para agua potable como para riego.

Clasificación Conectadas Red: Síntesis Generan electricidad para venderla. Concentración de instalaciones solares con diferentes propietarios Centrales fotovoltaicas y huertos solares Integración de paneles en la arquitectura, generalmente en los tejados Edificios fotovoltaicos

Clasificación en Imágenes A 3.817 metros de altitud, y camino del Mont-Blanc, se alzan las primeras líneas del Refuge de Goûter. . La electricidad que necesitan sus hasta 120 huéspedes se genera a través de los paneles fotovoltaicos situados en sus fachadas, y se almacena en un grupo de baterías para las horas en las que no hay sol. La calefacción proviene de las células térmicas, que se encargan también de derretir la nieve acumulada en una plataforma que puede albergar hasta 24.000 litros de agua. Los ingenieros tuvieron que renunciar al uso de la energía eólica porque los molinos no hubieran soportado los fuertes vientos que se dan a esta altitud y que pueden alcanzar los 240 km/h.

Elementos de una ISFV Autónoma Podemos encontrarnos con: Unión entre los paneles solares y los elementos de consumo. Convierte la energía del Sol en energía eléctrica de CC. Convierte la corriente continua en alterna Acumulador de energía para la instalación

Elementos ISFV: Célula Solar Una célula solar esta formada por la unión de un semiconductor tipo P y uno tipo N. La región tipo P tiene exceso de huecos y la tipo N exceso de electrones. En el área de contacto entre las dos caras se produce una restructuración electrón-hueco que genera una barrera que impide el paso de la corriente (paso de electrones de la zona N a la zona P). Al aplicar una tensión (0.2V Ge -- 0,7V Si) “se rompe” esta barrera y se permite el paso de electrones en una sola dirección (Diodo). Semiconductores

Elementos ISFV: Célula Solar Funcionamiento básico: Parte expuesta al sol (N) : Excedente de electrones. Zona en oscuridad (P): Falta de electrones. Zona Unión se comporta como una barrera aislante (Pares electrón-Hueco). Cuando incide la luz (fotones) sobre la cara (N) se suministra suficiente energía a los electrones para que se liberen (Se crean pares electrón-hueco). Creando un diferencia de potencial. Si conectamos las dos caras de la célula a través de una carga, circulará por ésta una corriente eléctrica.

Elementos ISFV: Célula Solar Debe dejar pasar la radiación. La cara no expuesta es metálica. A través de los contactos metalizados obtenemos la tensión y la intensidad producida en función de la radiación recibida ¿Cómo se fabrican?

Elementos ISFV: Célula Solar Alto rendimiento, de Arseniuro de Galio: Material raro y caro, coste elevado, η > 35% De película delgada, Thin Film ( 0’35 μm): Módulo continuo y Flexible. No tiene interconexión entre células, η < 17% Monocrisalinas con lentes de Fresnel Con elementos ópticos permiten concentrar la luz del sol multiplicando su intensidad. La eficiencia (η) ya alcanza el 41 %.

Elementos ISFV: Nuevas Tecnologías Células Solares Esféricas Desarrolladas por la empresa Japonesa Kyosemi Corporation. Pueden captar la luz en cualquier ángulo (no necesitan seguidor solar). Son transparentes, por lo que se pueden utilizar como ventanas solares. Células Solares Orgánicas Fabricación más económica (grafeno). Pueden ser flexibles y transparentes. Menos rendimiento que con el silicio.

Tarea 1: Localiza en Internet, empresas, catálogos… alguna empresa que se dedique a la realización de instalaciones solares conectadas a red y aisladas. Estudia y explica las características principales (potencia, ubicación, componentes…) al menos dos instalaciones que estén en funcionamiento de cada (aisladas y conectadas a red). ¿Cómo se clasifican las instalaciones fotovoltaicas? ¿Qué aplicaciones puede tener la energía solar en Instalaciones autónomas? Busca al menos 3 empresas que se dediquen a fabricar / comercializar productos de fotovoltaica y explica sus principales características (ubicación, productos, precios…). ¿Para qué sirve una central solar fotovoltaica autónoma? ¿Es igual que un huerto solar? ¿Por qué? Realiza una clasificaciones de todas las instalaciones FV posibles que hemos visto (telecomunicación, alumbrado,…). Acompaña esta clasificación de imágenes reales y describe sus características básicas (precio, fabricante, potencia, ubicación de la instalación…). Explica con tus palabras qué es un semiconductor y enumera 3 aplicaciones comerciales. Explica el funcionamiento de producción de electricidad directa en una célula fotovoltaica. Busca 2 empresas que vendan células FV y compara los productos (potencia, precio…). Explica los tipos de células que se comercializan en la actualidad y sus características principales.

MÓDULOS FOTOVOLTAICOS ISFV: Componentes MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Elementos ISFV: Panel Fotovoltaico

Elementos ISFV: Tipos de Paneles

Elementos ISFV: Tipos de Paneles Si-Monocristalino Si-Policristalino GaAs-Con concentrador ¿Cómo se fabrican?

Elementos ISFV: Tipos de Paneles ¿Aplicaciones Grafeno?

Elementos ISFV: Panel Fotovoltaico Un panel estándar está compuesto de: Una lámina protectora en la parte superior con una elevada transparencia. Un material encapsulante que evita el contacto directo entre el vidrio y la célula, elimina los intersticios originados por las imperfecciones superficiales de las células y aísla eléctricamente la célula del resto del panel, suele utilizarse Etileno Vinilo Acetato (EVA). El conjunto de células conectadas en serie/paralelo. Un soporte (vidrio, metal, plástico) en la parte posterior. Un bastidor metálico, normalmente de aluminio.

Elementos ISFV: Panel Fotovoltaico

ISFV: Panel Fotovoltaico (Parámetros) Tensión de circuito abierto (VOC): La máxima tensión del panel, cuando NO está conectado a ninguna carga (en vacio). Corriente de cortocircuito (ISC): Máximo valor de corriente que puede suministrar el panel (terminales en cortocircuito). La potencia máxima (Pm): La potencia máxima que puede entregar el panel en condiciones estándar. Imp Intensidad producida en el punto de máxima potencia. Vmp Tensión en el punto de potencia máxima FF factor de llenado: Parámetro que indica la relación entre la potencia máxima y el producto (Voc . Isc ).

ISFV: Panel Fotovoltaico (Parámetros) Vco ISC

ISFV: Panel Fotovoltaico (Curva V-I) Condiciones Estándar (STC): 1 kW/m2 irradiación. perpendicular a los paneles. 25 °C de temperatura en las células. Masa de aire (MA) igual a 1,5 En cortocircuito la intensidad es máxima (Isc) Sin carga la tensión es máxima (Vco) ¿Potencia en estas dos situaciones?  0 W Al aumentar la tensión, aumenta la potencia hasta llegar Pm, después desciende.

ISFV: Variación de la Energía Producida La variación de la energía depende de: Irradiancia. Temperatura de los módulos. Sombreados. Variación U-I (sin carga) en función de la Irradiancia: La I desciende y la La Variación U es Mínima.

ISFV: Variación de la Energía Producida Variación de curva U-I según Temperatura: El módulo (sin carga) reacciona al contrario que en caso anterior, es decir: La I no varia mucho y la U Desciende.

ISFV: Variación de la Energía Producida Variación de la eficiencia por Sombras: A la sombra una célula deja de producir energía y pasa a comportarse como una carga. Se comporta como un diodo bloqueando la corriente que generan las células conectadas en serie. Además puede llegar producir daños en el módulo por sobrecalentamiento “efecto punto caliente”. Normalmente los módulos comerciales llevan de 2 a 4 diodos By-pass (según nº de células).

ISFV: Agrupamiento de Paneles Diodo de bloqueo y by-pass: Provoca Tensión Inversa  La célula = Receptor Se calienta  Reducimos su vida útil

Tarea 2: Diseña un Panel FV Para montar un sistema de iluminación en el jardín de una casa de campo, necesitamos un panel solar capaz de proporcionar a su salida una tensión de 6 V, y una corriente máxima de 9 A. Para ello contamos con unas células solares cuyas características son: VOC = 0,3 V ISC = 1,5 A Dimensiones: 10 × 10 cm Realiza un esquema de cómo habría que conectar las células para obtener el módulo apropiado para este sistema de iluminación.

Tarea 3: Estudio de Catálogos Los fabricantes de módulos nos suelen proporcionar diferentes tipos de gráficas y datos característicos: Curva U-I para condiciones estándar (STC). Curva U-I para diferentes Temperaturas e Irradiancias. Potencia de Pico. Tensión en Vacio… Tu tarea en este ejercicio consistirá en obtener el catálogo de al menos dos fabricantes y comparar dos módulos distintos (potencia, tipo, aplicación…) de cada fabricante. Comparar (tipo de células y nº, potencia, intensidad, curvas U-I, protección by-pass…). Realiza una presentación ppt y expón los resultados obtenidos.

Tarea 4: Agrupación de Paneles Ejercicios agrupación de paneles solares Utilizar paneles solares cuyas características se dan a continuación: La potencia total que se espera consumir en la instalación es de 4 puntos de luz de 30W, trabajando a 12 voltios DC. Decidir qué tipo de panel utilizar, cuántos paneles son necesarios y de qué forma habría que conectarlos. Buscar catálogo general de Atersa y selecciona el modelo y cantidad de paneles necesarios para suministrar a una vivienda una potencia de 3600W. Intenta ocupar la superficie mínima.

Tarea 5: Aproximación Potencia Aislada Utilizando los catálogos de síliken, atersa, BP-solar… Calcula, selecciona el modelo y dibuja el esquema eléctrico de conexión de los paneles necesarios para suministrar electricidad a un refugio de montaña instalado en castell de castells. Si deseamos iluminar las siguientes estancias con una potencia luminosa de: Salón: 2200 lumen 4 Habitaciones: 550 lumen cada una. Baño: 550 lumen. Cocina: 2200 lumen. Otros usos eléctricos: 100W. La instalación puede funcionar a 12 o 24 VDC. No tener en cuenta la necesidad de acumuladores. Realizar también un presupuesto del material eléctrico necesario (sin tener en cuenta el cable).