TECNICAS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS CON MENCION EN ENERGIA SOLAR APUNTES DE ENERGÍA SOLAR Parte - 5 Prof. Roberto Román L. Universidad de Chile 20 de Octubre 2003

Contenidos Quinta Parte Celdas – módulos - sistemas: breve presentación de lo que es una celda, somo se interconectan para formar un módulo y luego varios módulos dan origen a un arreglo, el que es parte importante de un sistema. Características de los módulos: Curvas I-V, efecto de radiación, efecto de temperatura. Especificación de módulos. Algo sobre tipos de módulos: módulos monocristalinos, policristalinos, de Silicio amorfo. Sistemas: aspectos .esenciales de un sistema. Componentes básicos: paneles, baterías, controladores de carga, inversores de potencia. Controladores de carga: elementos básicos en su diseño. Especificaciones. Baterías: solo a nivel elemental, pues es capítulo aparte. Detalles en instalación: aspectos a no olvidar Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.

Celdas – Módulos - Sistemas Celda solar: es el elemento básico donde se convierte la energía solar en electricidad. Debe tener algunas características muy importantes: Gran superficie: la intensidad de la radiación es del orden de los 100 mW/cm2. Una grilla en la superficie para captar los electrones. Ser delgada de manera de utilizar poco material. Reflejar poca radiación solar. Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.

Celdas – Módulos - Sistemas Veamos el aspecto que tienen en realidad. También algunas de sus características. Esta es monocristalina, vemos la cara delantera. Se observa la grilla y los dos conductores principales. Por detrás está el segundo conductor. Este cubre toda la base. Esta celda tiene 10 cm de diámetro. Actualmente se fabrican de 15 centímetros. La superficie tiene tratamiento antireflectante. Grilla Conductor Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.

Celdas – Módulos - Sistemas Diodo de bloqueo Al interconectar varias celdas entre sí formamos un módulo. Con el módulo se obtienen las características de voltaje y corriente que se desean. Cada celda de Si genera aproximadamente 0,5 V. Por lo tanto un módulo tiene al menos 26 a 30 celdas en serie. Puede darse que también se dispongan en paralelo para aumentar la corriente. Es esencial que las celdas de un módulo estén bien hermanadas. Esto significa que deben tener características I-V casi iguales. fusible Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.

Celdas – Módulos - Sistemas Al conectar celdas en serie los voltajes se suman y la corriente queda limitada a la corriente que genera la celda con menor corriente. En el caso de hileras de celdas en serie y dos hileras en paralelo entre sí, entonces las corrientes se suman y el voltaje queda limitado a la hilera de menor voltaje. Lo anterior también es válido para paneles que se conecten en serie o paralelo entre sí. Esto es muy importante, pues el exceso de energía se disipa internamente en las celdas. Veamos que ocurre en curvas I-V. Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.

Celdas – Módulos - Sistemas Aquí tenemos el caso de 3 celdas que dan la misma intensidad de corriente y el mismo voltaje de circuito abierto. Pero son distintos su punto de potencia máxima. Al conectarse en paralelo, su corriente se sumó, pero el voltaje en el punto de máxima potencia quedó limitado all de la peor celda. Algo sumamente importante es el llamado EFECTO SOMBRA. Esto se explica en la siguiente transparencia. Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.

Celdas – Módulos – Efecto Sombra En el caso de celdas en serie la corriente de toda la hilera queda limitada a la que genera la celda que está a la sombra. Si los paneles se conectan en paralelo, es indispensable lleven diodos de protección, puesto que corriente total disminuye a lo generado por el panel que está a la sombra. Ejemplo: 10 celdas serie 0,45 V 1 Amp = 4,5 W. Si una cae a la sombra, la corriente de esa celda tiende a 0 y la potencia del grupo también tiende a cero. 10 celdas en paralelo. Una a la sombra, deja de generar 0,45 W. Potencia total cae de 4,5 W a 4,05 W. Si se ponen un conjunto de paneles en paralelo y estos no llevan diodos de protección, puede ocurrir lo siguiente: Basta que en un panel una celda caiga a la sombra. En ese panel, la corriente tiende a cero. Si no hay diodos de protección la potencia total del grupo se disipa en el panel a la sombra. ¡KAPUT! Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.

Energía Solar- Parte 5 - R. Román L. Tipos de Módulos Hoy día los módulos se dividen en dos grandes familias: Aquellos fabricados con celdas monocristalinas y, Los que se fabrican con celdas policristalinas. Todos los módulos tienen sus características en cuanto a curvas I-V. Es esencial conocer e interpretar adecuadamente estas curvas para diseñar bien el sistema y no gastar dinero demás. Veamos a continuación algunas de estas curvas. Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.

Energía Solar- Parte 5 - R. Román L. Curvas de Módulos Las curvas se especifican a temperatura de CELDA de 25ºC: Por efecto de la radiación solar, la temperatura de celda suele ser bastante mayor. Para determinarlo, es bueno realizar algunas pruebas. Yo esperaría que la temperatura de celda esté de 20 a 25ºC sobre la temperatura ambiente en las horas de máxima intensidad solar. El efecto de una mayor temperatura es que baja el voltaje de operación del módulo. Típicamente se produce una caída de rendimiento del orden de 0,5% por grado de aumento de temperatura de celda. Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.

Energía Solar- Parte 5 - R. Román L. Curvas de Módulos Para módulos más pequeños, lo que en general cambia es la intensidad de corriente nominal. No olvidar que se suelen especificar a intensidad de radiación de 1000 W/m2. Tampoco olvidar que es diferente un panel para clima tropical que para clima moderado o bien frío. Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.

El Sistema Fotovoltaico Control y Acondicionamiento De Potencia Carga Módulos Acumulación de energía Un sistema fotovoltaico tiene algunos componentes que son básicos. Veamos cuales son: En primer lugar los paneles o módulos donde se convierte la energía solar en electricidad. Luego un sistema de acumulación de energía para almacenar esta para el momento en que se necesite. Luego un sistema de control y acondicionamiento de potencia. Este sirve para evitar sobrecargas o bien descargas profundas en baterías. Además puede ser más “inteligente” aún. Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.

Conclusiones del Capítulo En este capítulo hemos visto aspectos que conciernen a como las celdas se interconectan formando paneles o módulos. En particular: Características de una celda y su curva I-V. Como se asocian celdas en serie para formar paneles Necesidad de hermanar celdas para que características del panel sean óptimas. El efecto sombra y la necesidad de instalar diodos de bloqueo. Curvas I-V de paneles. Efectos de la temperatura en la curva I-V. Componentes básicos de un sistema. En el próximo capítulo veremos en más detalle el funcionamiento de los sistemas. Nos detendremos en especial en el tema de las baterías de acumulación de energía. Energía Solar- Parte 5 - R. Román L.