Instalaciones Solares Fotovoltaicas

LA CÉLULA SOLAR

Cada célula solar se comporta como un diodo, con lo que el voltaje generado suele ser de entre 0,5V y 0,6V. Para formar un panel solar completo se interconectan varias células en serie y paralelo hasta conseguir el voltaje e intensidad deseados en el panel solar final. En la siguiente imagen se puede ver un ejemplo de un panel solar formado por varias células interconectadas:

La estructura interior de cada una de las celdas se puede ver en la siguiente imagen:

Cada celda solo proporciona parte del voltaje final de un panel solar.

Características de un panel solar

Las características de la célula solar las da el fabricante para una radiación solar de 1000W/m2 y una temperatura de 25ºC. Las características fundamentales son:

  • Voltaje en circuito abierto (VOC): Es el voltaje que máximo que se puede obtener en la célula solar cuando no tiene conectada ninguna carga a su salida. Su valor marca el voltaje máximo que puede tener el regulador de una instalación fotovoltaica en determinadas condiciones de trabajo.
  • Intensidad de cortocircuito (ISC): Es la intensidad máxima que se puede obtener de la célula solar cuando se ponen sus terminales de salida en cortocircuito. Su valor marca la intensidad máxima que puede presentarse en los paneles solares de una instalación en determinadas condiciones de trabajo.
  • Voltaje a máxima potencia (VMP): Es el voltaje que tiene el panel solar cuando trabaja a su máxima potencia de salida.
  • Intensidad a máxima potencia (IMP): Es la intensidad que genera un panel solar en su máxima potencia de salida.
  • Potencia máxima (PMP): Es la potencia máxima que puede entregar un panel solar. Pmp = Vmp x Imp
  • Factor de forma (FF): Es la relación entre la potencia máxima que puede entregar la célula solar y el producto del voltaje en circuito abierto y la corriente de cortocircuito. Suele tener un valor entre 0,7 y 0,8.
  • Rendimiento: Indica el porcentaje de energía solar que se aprovecha del sol. Con la tecnología actual solo se han conseguido rendimientos de un 25% en paneles monocristalinos.

Para el panel solar IS-10 de Isofotón (De 10W de potencia) los parámetros que da el fabricante son:

  • Potencia máxima: 10W +- 10%
  • Intensidad en cortocircuito: 0,82 A
  • Tensión en circuito abierto: 21,6 V
  • Intensidad a máxima potencia: 0,58 A
  • Tensión a máxima potencia: 17,4 V

Orientación de un panel solar

La inclinación de un panel solar se rige según la siguiente fórmula βopt = |ɸ|, en donde:

  • βopt: ángulo de inclinación óptima (grados)
  • |ɸ|: latitud del lugar, sin signo (grados)

Pero atendiendo según que necesidades se ha de aplicar:

Link

Inclinación de un panel solar. Link

Distancia entre paneles solares. Link

Software cálculos sombreado. Link

El módulo fotovoltaico

Los módulos fotovoltaicos pueden estar compuestos por distinto número de celdas y por lo tanto su aplicación varía en función de estas:

  • Módulo de 36 celdas y 12V. Funciona con cualquier regulador, tanto PWM y MPPT
  • Módulo de 72 celdas y 24V. Funciona con cualquier regulador, tanto PWM y MPPT
  • Módulo de 60 celdas y 24V. Funciona solo con el regulador MPPT, más caro que el PWM, aunque el panel es más barato.

El rendimiento máximo de un panel solar fotovoltaico esté entre 15-16%, hay un modelo de LG que llega al 20% pero es más caro.

Diodos de protección de un panel solar

Una célula solar que no está recibiendo el sol se comporta como una resistencia, que puede consumir la energía generada por las células que tiene al lado. Esto puede provocar la destrucción de la célula si la energía de las células compañeras es suficientemente elevada.

Para evitar este efecto se ponen diodos de protección que hacen de bypass de la célula o panel.

Panel solar que se ha quemado por falta de protección con diodos

Prácticas

EL REGULADOR SOLAR

Hay dos tipos de reguladores de carga PWM y MPPT.

El regulador MPPT solo funciona con paneles de 36 ó 72 celdas y son más baratos que los PWM.

El regulador PWM se puede poner en paralelo con otros reguladores del mismo modelo, manejan más potencia, pueden trabajar con cualquier tipo de panel solar fotovoltaico, pero son más caros que lo MPPT