Sistema fotovoltaico: cómo está compuesto y tipos

Un sistema fotovoltaico consiste en uno o más paneles fotovoltaicos. Cada panel está compuesto por un número de pequeñas células hechas de material semiconductor. Esta última es la que permite capturar la energía solar y luego transformarla en energía eléctrica. Normalmente se utiliza el silicio, pero recientemente también estamos experimentando con una aleación compuesta en parte de cadmio y en parte de telurio, que parecen elevar el nivel de rendimiento. El silicio está presente en la naturaleza, pero para la construcción del panel fotovoltaico debe ser purificado, el proceso de purificación es bastante caro. Dependiendo entonces de cómo se traten las barras de silicio puro, hay diferentes tipos de células fotovoltaicas .

Células fotovoltaicas

Cada una de estas células puede producir aproximadamente 1,5 vatios de potencia en condiciones estándar. Estándar significa una temperatura de 25°C, con una potencia de radiación de 1000 W/m². La potencia estándar de salida de un sistema fotovoltaico se denomina potencia pico (Wp) y es el valor que se utiliza como referencia para ese dispositivo fotovoltaico. Está claro que en realidad la producción eléctrica es en cualquier caso inferior al valor máximo, para valores inferiores de radiación y temperaturas en cambio superiores.

La célula fotovoltaica funciona por radiación. El sol emite continuamente una intensa potencia de 175 mil millones de megavatios, de los cuales 1350 W/m² alcanzan la atmósfera terrestre. Debido a la dispersión, la superficie se ve afectada en alrededor de 1000 W/m². Este valor es aproximado, promedio y se refiere a un día con cielos perfectamente despejados. Los sistemas fotovoltaicos, sin embargo, no pueden convertir toda la energía de la radiación en electricidad, pero pueden alcanzar un máximo de 16% por metro cuadrado, es decir, 160 Wp.

Los tipos de células solares

Varias células ensambladas y conectadas en una sola estructura forman un sistema fotovoltaico. Las células solares, según el proceso de producción individual, pueden dividirse en diferentes tipos. En particular:

  • Células monocristalinas : se producen cortando discos de la barra de silicio monocristalino más puro. Estas células son muy rentables (hasta un 16%), pero son bastante caras porque requieren un proceso de producción particular y complejo. Las células de este tipo aparecen de color azul homogéneo.
  • Células policristalinas o policristalinas : en este caso las varillas de silicio se vierten en bloques y se cortan en discos. El rendimiento no supera el 12%, pero el precio es menor. Este tipo de células puede reconocerse por un diseño claro, dado por los cristales que contiene.
  • Células amorfas : son producidas por la pulverización catódica de partículas de silicio sobre una placa de vidrio. Esta célula alcanza un rendimiento máximo del 8%, pero también puede adaptarse a la irradiación difusa, es decir, si el cielo está nublado, por ejemplo. Estas células se distinguen de las demás por su color muy oscuro y tienen la ventaja de que se pueden hacer en cualquier forma geométrica, incluso convexa.

Diferentes tipos de sistemas fotovoltaicos

Existen esencialmente tres tipos de sistemas fotovoltaicos, según el tipo de funcionamiento que tengan : de alimentación directa, de funcionamiento aislado y de alimentación a la red.

La alimentación directa requiere que el dispositivo alimente un dispositivo preciso al que esté directamente conectado. La desventaja es que en este tipo de sistema si el sol no brilla y por la noche el aparato no recibe electricidad. Normalmente este tipo se utiliza para pequeños usuarios como radios, calculadoras de bolsillo, juguetes, pequeñas bombas. Los componentes son los mismos que los del sistema aislado, excepto, por supuesto, que no tiene un acumulador de energía. En estos casos se puede conectar un generador diesel.

Operación de la isla

El funcionamiento en isla requiere que el sistema fotovoltaico también alimente más aparatos eléctricos. La energía es suministrada por el panel continuamente y cuando no se gasta, se acumula en los acumuladores de energía, que empiezan a liberar energía cuando la demanda aumenta o cuando el sol no está allí. Este tipo de sistema se utiliza en zonas a las que no llega la red eléctrica.

Este tipo de equipo consiste en:

  • un campo fotovoltaico para transformar la energía del sol en electricidad. Normalmente se conectan más paneles para obtener más energía.
  • Un regulador de carga , es decir, un dispositivo para regular la carga y descarga de energía en las baterías. Tiene la importante función de interrumpir la carga cuando está llena.
  • Acumulador , para almacenar energía, es decir, básicamente la batería del sistema. Estas herramientas permiten suministrar energía cuando los paneles ya no la producen por falta de radiación.
  • Inversor, un dispositivo que tiene la función de transformar la corriente en corriente alterna convencional de 230 voltios antes de distribuirla a la casa. Esto sólo sirve si no hay necesidad de corriente continua.
  • Utilidades, es decir, aparatos que usan energía.

Sistemas de alimentación

En caso de funcionamiento con alimentación , el panel alimenta las necesidades de un usuario. Si se usa demasiado o no se usa, se alimenta a la red pública, como si fuera una pequeña central eléctrica. Estos sistemas funcionan en oficinas, casas, industrias, edificios públicos alcanzados por la electricidad. A diferencia de otros tipos, estos sistemas fotovoltaicos pueden realizarse en forma reducida (es decir, con una potencia mínima de Watt) hasta incluir también sistemas grandes (que producen muchos megavatios). Un sistema de este tipo se compone de:

  • Campo fotovoltaico : que se utiliza para transformar la energía del sol en electricidad. Para extraer más energía, se conectan varios paneles solares.
  • Inversor : un dispositivo que transforma la corriente del sistema fotovoltaico en la clásica corriente alterna de 230 voltios (es el estándar en Italia). Es un componente necesario para el funcionamiento de los consumidores conectados al sistema y para el suministro de la red.
  • Centralita : donde la distribución de la energía realmente tiene lugar. Si el consumo es alto o si hay falta de electricidad, la toma de la red pública. Por el contrario, el exceso de energía es devuelto a la red. Gracias al panel eléctrico, equipado con un medidor, es posible conocer la cantidad de energía que el sistema suministra a la red.
  • Red : Es la red a la que debe conectarse el sistema fotovoltaico.
  • Utilidades : dispositivos alimentados por la corriente producida por el sistema.
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