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Sistemas Solares Fotovoltaicos: Dispositivos E Ingeniería Conceptual

En este y próximos artículos expondré los materiales y equipos que conforman los sistemas solares fotovoltaicos de conexión a red o SFCR (en la actualidad los más implantados) así como su diseño desde un punto de vista intuitivo y conceptual.

Lo haré sin complejidades técnicas, con el fin de conocer un orden de magnitud del dimensionado previo a un estudio de gabinete más detallado en lo correspondiente al cálculo, especificaciones y diseño de los sistemas solares fotovoltaicos, es decir, a la ingeniería fotovoltaica propia del sistema.

 

Sistemas solares Fotovoltaicos

 

Un sistema solar fotovoltaico consta de varios equipos o dispositivos con el objetivo de cumplir una finalidad determinada en cuanto a la generación de electricidad se refiere (iluminación de viviendas, alumbrado público, inyección de energía a la red de distribución, telecomunicaciones, bombeo de agua,…).

Desde finales de los 80s el mercado fotovoltaico ha ido creciendo, soportado en un inicio en las aplicaciones aisladas de la red eléctrica.

El motivo era su lejanía, ya que el generador fotovoltaico era más económico que acercar la red de distribución, dándose a conocer lo que se clasificó como sistemas de electrificación rural (centros de salud, escuelas, viviendas,…) y profesionales (alimentación de equipos de telecomunicación principalmente).

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Posteriormente llegaron las de conexión a red, que no eran más que sistemas solares fotovoltaicos que inyectaban energía a la red eléctrica. Su finalidad principal era aplanar la curva de carga que soportaba la red eléctrica durante el día, apoyado por programas del gobierno donde, al tratarse de fuentes renovables o energía limpia, se primaba su instalación.

La electricidad fotovoltaica sigue siendo hoy por hoy más cara que las energías convencionales (gas, hidráulica, carbón,…). Sin embargo, la dependencia energética de los países, el cambio climático o el agotamiento de los combustibles fósiles entre otros motivos, ha provocado el lanzamiento de programas de desarrollo de la tecnología fotovoltaica que, junto a las subastas internacionales para la construcción de ‘megaplantas’, ha supuesto una reducción de precios inimaginable.

 

A diferencia de lo que se suele pensar, la ingeniería de las aplicaciones aisladas es más compleja que las de conexión a red habiéndose convertido estas últimas, en un mero producto financiero con una ingeniería asociada replicable de unas plantas a otras.

 

Antes de que nos dediquemos de lleno a los sistemas de conexión a red vamos a resumir brevemente las aplicaciones fotovoltaicas aisladas.

Sistemas solares Fotovoltaicos Aislados (SFA): Tipologías

 

Sistemas solares Fotovoltaicos (SFA) con acumulación

 

La principal característica de estas aplicaciones reside en que el sistema está compuesto, entre otros elementos, por una batería eléctrica cuya función primordial es independizar la generación eléctrica de la carga a alimentar.

De esta forma en el momento en que se requiera suministrar energía se dispone de electricidad a cualquier hora del día (disponibilidad y autonomía), independientemente de que haya luz solar o no. Este sistema ofrece además estabilidad en el suministro eléctrico frente a la aleatoriedad de la propia radiación solar.

 

 

 

Hay otros dispositivos que acompañan a la batería:

  • Evidentemente el generador solar, compuesto por módulos fotovoltaicos.
  • Un regulador de tensión que protege la batería evitando las sobrecargas y sobredescargas de ésta.
  • Un inversor DC/AC para alimentar las cargas convencionales, aunque también podrá abastecer consumos de continua por ser en esta modalidad la energía generada y almacenada por el sistema de acumulación.

Aplicaciones de este tipo de sistemas serán: electrificación rural, telecomunicaciones, alumbrado público, señalización marina, etc.

 

 

Sistemas solares Fotovoltaicos (SFA) Directos

 

Los sistemas solares fotovoltaicos directos se caracterizan, a diferencia de los anteriores, por no poseer un sistema de acumulación eléctrica, y se utilizan allá donde no sea crítico el contar con una disponibilidad energética y la activación de la carga coincida con el periodo en el que exista radiación solar.

La principal aplicación, muy demandada, es el bombeo solar directo. Los equipos que conforman este sistema son el generador fotovoltaico, la bomba para la extracción de agua y un equipo electrónico de control y acoplamiento de potencia entre ambos.

 

Sistemas solares Fotovoltaicos de Conexión a Red (SFCR).

 

Un SFCR es un sistema de generación fotovoltaica conectado en paralelo con la red eléctrica, de manera que se vierte energía en ella en unas determinadas condiciones. Actúa como cualquier otra fuente de generación de la compañía eléctrica para abastecer a los usuarios de dicha red.

Los elementos que componen los sistemas solares fotovoltaicos de conexión a red son, simplemente:

  • El campo fotovoltaico
  • Un inversor DC/AC
  • Las protecciones correspondientes para asegurar, como cualquier otro generador convencional, la calidad de la energía que entrega a la red.

 

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La singularidad de estos sistemas (SFCR) frente a los aislados (SFA), es que mientras los segundos tienen que satisfacer una demanda energética concreta, no ocurre así con los SFCR, ya que toda la energía generada es inyectada a la red eléctrica, buscando la máxima generación anual para conseguir también una alta retribución económica.

 

Los SFCR se construyen sobre suelo, en marquesinas, parasoles, sobre tejado, …

 

En los próximos artículos analizaremos en detalle los SFCR, con el fin de tener claros los conceptos básicos para su diseño, siempre de una manera intuitiva, sin tener que acudir (en esta primera fase) a una ingeniería compleja y engorrosa en la selección de los dispositivos fotovoltaicos, al igual que conocer un orden de magnitud de la generación eléctrica producida.

Será más tarde, una vez nos encarguen la ingeniería conceptual y básica del SFCR cuando nos sumergiremos en el diseño y cálculo detallado de todos los componentes del sistema, producción energética y simulación del SFCR.

 

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Santiago Ostariz Romeo – Responsable de Desarrollo de Negocio del Sector Energético de Grupo Ditecsa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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