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¿Cuál es el tipo de sistema fotovoltaico más común?
Imprimir Después de esta breve introducción sobre la tecnología fotovoltaica y su aplicación, ha llegado el momento de profundizar en los componentes que forman este sistema fotovoltaico y aprender más sobre los tipos de sistemas que pueden servir para diversas aplicaciones.
Podemos observar fácilmente que no todos los sistemas fotovoltaicos son iguales en cuanto a componentes del sistema, tamaño y tipo de aplicación. Por ejemplo, el bombeo solar de agua para aplicaciones rurales, donde no hay acceso a la red eléctrica, utiliza componentes ligeramente diferentes a los de los sistemas solares de tejado para aplicaciones residenciales, donde ya existe una red.
En la Figura1. 7 podemos ver diferentes tipos de configuraciones fotovoltaicas que funcionan tanto para aplicaciones conectadas a la red como para aplicaciones autónomas. Podemos ver que la principal diferencia entre estos dos tipos principales es la disponibilidad de la red eléctrica.
Todos los sistemas autónomos (también conocidos como aislados) funcionan en general sin la red eléctrica, como se muestra en la figura 1.8. Se puede observar que se espera una correspondencia perfecta entre la oferta y la demanda o, en otras palabras, entre el tamaño del sistema fotovoltaico y las necesidades de carga. Cuando esta correspondencia es perfecta para una sola carga, el sistema fotovoltaico en este caso puede denominarse “sistema fotovoltaico acoplado directamente”, y se necesitan componentes muy mínimos sin necesidad de sistemas de almacenamiento.
Historia del sistema fotovoltaico
Los sistemas de energía fotovoltaica se clasifican generalmente según sus requisitos funcionales y operativos, la configuración de sus componentes y la forma en que el equipo se conecta a otras fuentes de energía y cargas eléctricas. Las dos clasificaciones principales son los sistemas conectados a la red o interactivos con la red eléctrica y los sistemas autónomos. Los sistemas fotovoltaicos pueden diseñarse para dar servicio de corriente continua y/o alterna, pueden funcionar interconectados o independientes de la red eléctrica y pueden conectarse con otras fuentes de energía y sistemas de almacenamiento de energía.
Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red o interactivos con la red están diseñados para funcionar en paralelo e interconectados con la red eléctrica. El componente principal de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red es el inversor o la unidad de acondicionamiento de energía (PCU). La PCU convierte la energía de CC producida por el conjunto fotovoltaico en energía de CA, de acuerdo con los requisitos de tensión y calidad de la energía de la red eléctrica, y deja de suministrar energía a la red de forma automática cuando ésta no recibe energía. Se establece una interfaz bidireccional entre los circuitos de salida de CA del sistema fotovoltaico y la red eléctrica, normalmente en un panel de distribución in situ o en una entrada de servicio. Esto permite que la energía de CA producida por el sistema fotovoltaico suministre las cargas eléctricas del lugar o retroalimente la red cuando la producción del sistema fotovoltaico es mayor que la demanda de carga del lugar. Esta característica de seguridad es necesaria en todos los sistemas fotovoltaicos conectados a la red y garantiza que el sistema fotovoltaico no siga funcionando y retroalimentando la red eléctrica cuando la red no funciona por razones de servicio o reparación.
Tipos de sistemas solares fotovoltaicos
Las células fotovoltaicas o células FV pueden fabricarse de muchas formas diferentes y con distintos materiales. A pesar de esta diferencia, todas realizan la misma tarea de recoger la energía solar y convertirla en electricidad útil. El material más común para la construcción de paneles solares es el silicio, que tiene propiedades semiconductoras[2]. Se necesitan varias de estas células solares para construir un panel solar y muchos paneles conforman un conjunto fotovoltaico.
Hay tres tipos de tecnologías de células fotovoltaicas que dominan el mercado mundial: el silicio monocristalino, el silicio policristalino y la película fina. Las tecnologías fotovoltaicas de mayor eficiencia, como el arseniuro de galio y las células de unión múltiple, son menos comunes debido a su alto coste, pero son ideales para su uso en sistemas fotovoltaicos concentrados y aplicaciones espaciales[3] También hay una variedad de tecnologías de células fotovoltaicas emergentes que incluyen las células de perovskita, las células solares orgánicas, las células solares sensibilizadas por colorantes y los puntos cuánticos.
Las primeras células solares disponibles en el mercado se fabricaron con silicio monocristalino, que es una forma extremadamente pura de silicio. Para fabricarlas, se extrae un cristal semilla de una masa de silicio fundido, creando un lingote cilíndrico con una estructura de red cristalina única y continua. A continuación, este cristal se sierra mecánicamente en finas obleas, se pule y se dopa para crear la unión p-n necesaria. Tras aplicar un revestimiento antirreflectante y añadir los contactos metálicos delanteros y traseros, la célula se cablea y se empaqueta junto a otras muchas células para formar un panel solar completo[3] Las células de silicio monocristalino son muy eficientes, pero su proceso de fabricación es lento y requiere mucha mano de obra, por lo que son más caras que sus homólogas policristalinas o de capa fina.
Sistema fotovoltaico conectado a la red
Un sistema fotovoltaico produce electricidad a partir de una fuente renovable e inagotable: el sol. Un sistema fotovoltaico industrial o sistema solar fotovoltaico industrial se refiere a un sistema con una potencia superior a 100 kWp, una capacidad ideal para muchos tipos de empresas con fines de autoconsumo, así como de producción y venta de energía eléctrica.
Independencia: capacidad de autoproducir parte de la electricidad consumida cuando brilla el sol. Si además se integran baterías en el sistema, éste puede almacenar la energía sobrante producida para utilizarla cuando sea necesario.