SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Selección de Componentes:

El Primer paso es definir el tipo de sistema a utilizar: OnGrid u OffGrid.

  • OnGrid: Sistema dependiente de la red eléctrica
    • Ventajas: 
      • Consumo ilimitado
      • De rápida amortización
      • Máximo rendimiento en locales comerciales diurnos
      • De menor costo
    • Desventajas:
      • No suministra energía si hay interrupción de la red eléctrica
      • Se deben realizar trámites e inspecciones adicionales
  • OffGrid: Sistema independiente de la red eléctrica
    • Ventajas:
      • Total autonomía según diseño.
      • Sin tramites
    • Desventajas:
      • Potencia disponible limitada
      • Sistema con componentes adicionales (baterías/controlador de carga)
      • Costos adicionales por baterías y correspondiente mantenimiento

Paneles Fotovoltaicos

Los paneles estándar en el mercado chileno suelen ser policristalinos, de 15 a 16% de eficiencia. Esto significa que se requieren alrededor de 6 metros cuadrados por kilowatt instalado.

Esta superficie se reduce si se utilizan paneles monocristalinos, los cuales tienen mejor rendimiento, aunque mayor costo.

Otras opciones de paneles, son los de cubierta de policarbonato que son más livianos y menos costosos, aunque tienden a perder su transparencia después de los años, lo que representa una disminución de la vida útil del panel.

La cubierta de vidrio templado suele ser más pesada y un poco más frágil, pero resiste el granizo y fuertes vientos sin problemas. La diferencia en vida útil (20-25 años vs 12-16 años) compensa que los paneles con cubierta de vidrio sean un poco más costosos.

Además, los paneles difieren en el modo de interconexión de las celdas que componen cada módulo, contando con diodos de bypass, los cuales evitan la perdida de rendimiento del panel completo cuando hay una parte de éste sombreada, por lo que entre más diodos, mejor rendimiento tendrá el sistema.

Estructura de Soporte

Una parte importante de un sistema de generación de electricidad solar es la estructura de soporte de los paneles. Ella asegura que los paneles puedan colocarse con el ángulo de inclinación correcto en dirección al sol (mirando hacia el norte) y brinden seguridad a la instalación.

Los ángulos de instalación suelen corresponder a la latitud del lugar donde está instalado el panel. Aunque se podrían hacer ajustes estacionales (10-15 grados menos en verano, 10-15 grados más en invierno) para ajustarse al analema del sol.

El analema es la figura que forma la posición del sol en el cielo a la misma hora cada día, el cual no es simétrico y por lo tanto, para cubrir la mayor parte del recorrido solar el panel no apunta exactamente al norte, sino que unos grados desviado de este, lo que se conoce como ángulo de azimut.

Existen sistemas de seguimiento solar que mejoran la eficiencia en alrededor de un 20% pero son costosos y requieren mantenimiento.

Usualmente se prefiere poner paneles adicionales fijos por su menor costo de mantenimiento; o simplemente realizar una instalación que permita cambiar manualmente la inclinación de los paneles en invierno y verano.

El conjunto constituido por la estructura de soporte y los paneles deberá ser capaz de cumplir con los siguientes requerimientos:

  • Soportar vientos fuertes de 100 o hasta 150 km/h.
  • El material debe ser resistente a la corrosión (Los mejores resultados son los obtenidos con acero galvanizado y aluminio anodizado).
  • En cierres sólo deberá usarse acero inoxidable.
  • Todo el soporte deberá estar conectado a una tierra común que cumpla con la regulación para baja tensión. 

Existe una amplia variedad de estructuras de soporte disponibles, en general sencillas de instalar. Las cuales están conformadas por dos rieles donde se montan los paneles en conjuntos de 4 u 8 en línea sobre el suelo o techo.

Una estructura adicional permite la sujeción de los rieles a los puntos de apoyo y el ajuste correcto de su inclinación.

Inversor 

El inversor es la parte más importante del sistema OnGrid, éste se encarga de recibir el voltaje continuo de los paneles (12/24/36/48V DC) y convertirlo en corriente alterna de 220V.

El inversor suele incorporar algunas características adicionales, tales como el desconectador en continua o protección anti isla.

Existen inversores híbridos con función de carga de baterías incorporada cuya filosofía de diseño está orientada al auto consumo y no a la entrega de energía a la red. Estos inversores suelen tener funciones de apoyo con generador y conexión a la red eléctrica para cargar las baterías o suplir la demanda que los paneles solares no puedan afrontar.

En cuanto a eficiencia el rango de eficiencia de estos equipos a plena carga es superior al 95%.

Controlador de Carga

Los controladores de carga son dispositivos cuya función es cargar baterías en sistemas con baterías que entreguen energía en 12 o 24 VDC.

Esto sistemas son comunes en instalaciones optimizadas para entregar energía directamente en Corriente Continua. como es iluminación a 12V o electrodomésticos a 24V .

Instalaciones diseñadas para operar sin inversores o para funcionar con pequeños inversores para consumos puntuales (ej un refrigerador). Se encuentran siendo desplazados por los Inversores Híbridos. 

Baterías

Las baterías suelen ser el componente crítico del sistema OffGrid, ya que requieren vigilancia y mantenimiento. Poseen una vida útil es más limitada que la de los otros componentes del sistema, dependiendo del ritmo de uso al que estén sometidas, éstas pueden requerir ser reemplazadas cada 5 años o menos. 


En la actualidad conviven múltiples tecnologías de baterías, las hay de plomo ácido y sus variantes (AGM, Gel) y baterías de mayor tecnología, como son las de Litio. Si bien las baterías de litio son las mejores, sus precios aún no son competitivos. La competitividad se da en las baterías de Gel y las AGM; tecnologías antiguas pero muy optimizadas. En nuestros sistemas preferimos las baterías AGM, puesto que poseen algunas ventajas.

Características comunes de las baterías AGM Y GEL:

  1. A diferencia de las baterías de plomo ácido (requieren mantenimiento), tanto las AGM como las GEL tienen regulación por válvula (VRLA) por lo que no es necesario agregar agua u otros.
  2. No derrama ácido ni otros líquido en caso de rotura
  3. Funcionan en ciclo profundo; baterías que tienen la capacidad de descargarse completamente cientos de veces.
  4. Se pueden colocar en vertical u horizontal (pero no boca abajo!)
  5. Muy seguras. No emiten gases.
Ventajas de las baterías AGM
    • Existe un mercado amplio de marcas y modelos, por lo que son menos costosas y más comunes 
    • Perfectas para aplicaciones de alto consumo (herramientas, motores, etc.)
    • Mejor resultado en climas fríos.
 Ventajas de las baterías de Gel
    • Ideales para aplicaciones de descarga lenta (iluminación, alarmas, electrónica, etc.)
    • Mejor resultado en climas cálidos.
 Como podemos ver, la balanza se inclina ligeramente a favor de las baterías AGM.

Cableado

El Cableado del sistema debe ser realizado en cable especial para instalaciones fotovoltaicas, ya que debe resistir rayos ultravioletas, grasa, aceites y ambientes salinos.

Usualmente es un cable de doble aislación, en donde las conexiones deben quedar a la intemperie, por lo que deben usarse conectores del tipo MC4 los cuales cumplen con estos requerimientos.