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Sistemas De Seguimiento Solar

Para aprovechar la mayor cantidad posible de energía solar, la superficie de captación debe ser siempre perpendicular a los rayos solares y esto sólo puede conseguirse si los módulos están dotados de un mecanismo de seguimiento solar.

Utilizando estos mecanismos, la energía total recibida en un día puede ser hasta un 35% superior si la comparamos con la recibida por un módulo estático.
Esta diferencia de rendimiento se ve reducida en los casos de frecuentes días nublados y en todas aquellas condiciones climatológicas en las que la relación entre la energía recibida por radiación directa y la recibida por radiación difusa tienda a disminuir. Por eso solamente es recomendable su utilización en zonas de poca nubosidad.

Hay que realizar un detallado análisis para verificar que el aumento de rendimiento conseguido compensa sobradamente el consumo de energía y el coste y mantenimiento de los mecanismos de seguimiento.

Los dos tipos de movimiento son:

1. De 1 solo eje: solo permite el giro en torno a un eje horizontal, vertical o inclinado. Se puede realizar el seguimiento del azimut o de la altura del sol, pero no de ambos a la vez.

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2. De 2 ejes: además del movimiento de giro este-oeste también es posible un segundo movimiento rotatorio sobre un eje horizontal variando el ángulo del módulo respecto del plano horizontal. Pueden ser monoposte (un único apoyo central) o carrousel (varios apoyos distribuidos a lo largo de una superficie circular).

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Podemos encontrar distintos sistemas de seguimiento solar. Los más usuales son:

1. Sistemas pasivos de seguimiento: estos dispositivos no utilizan electricidad ni tienen motor. Hay dos patentes norteamericanas. La primera (Robbins Engineering) se basa en la presión de expansión y contracción de gas freón contenido en dos cilindros situados a cada lado de la estructura. La segunda (Zomeworks) es un sistema por gravedad basado en la variación del peso de un fluido contenido en un recipiente que al evaporarse pasa a otro.

2. Seguimiento por sensores: el sensor es el elemento que permite la detección y medida de la falta de direccionamiento entre el vector sol y la normal a la superficie de captación. El sensor suele estar constituido por pares de elementos fotosensibles montados sobre el módulo y moviéndose solidariamente con él.
Los fotosensores se valen de la radiación solar directa para detectar la posición del sol. La imposibilidad del seguimiento cuando se producen ocultamientos del sol y la necesidad de emplear un tiempo en la recuperación del direccionamiento cuando el sol reaparece son características inherentes a todos los sistemas de seguimiento basados en fotosensores.
La desviación detectada por los fotosensores transmite una señal de actuación que controla el funcionamiento de los motores para conseguir el movimiento del módulo. Se suelen emplear motores de velocidad constante que funcionan de manera intermitente de modo que el error de direccionamiento se mantenga en una banda de tolerancia.
Los sistemas que utilizan fotosensores se emplean para sistemas pequeños y medianos.
Entre la puesta del sol de un día y el amanecer del día siguiente el módulo debe situarse en la posición de amanecer porque una vez que haya salido el sol se perdería mucho tiempo en el giro de 180º necesario para recuperar el direccionamiento. Para ello se emplea un reloj que genera la orden apropiada.

3. Seguimiento por coordenadas calculadas: este sistema sigue la posición del sol mediante el cálculo de sus coordenadas astronómicas y no precisa de la presencia física de los rayos solares. Esta circunstancia hace a los sistemas de coordenadas inmunes a los días nublados y a otras circunstancias que pueden producir errores de direccionamiento en un fotosensor, como sucede por ejemplo con los destellos.
El empleo de sistemas controlados por computador presenta la ventaja adicional de que determinados cambios pueden hacerse a nivel de software únicamente.
También se pueden incluir funciones adicionales como la de llevar los módulos a una posición de máxima seguridad ante las inclemencias del tiempo o la del retorno nocturno.

Sopelia ha desarrollado Solar Layout, la App de Android que permite obtener la inclinación, orientación y distancia entre filas de módulos fotovoltaicos en el lugar de instalación.

Este contenido fue extraído del Manual Técnico Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y forma parte del e-learning Solar.

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Integración Arquitectónica Solar

La energía solar fotovoltaica es la que mejor se integra al entorno urbano. Por esta razón han surgido soluciones arquitectónicas que la incorporan. A continuación se enumeran algunas.

En las viviendas con techo de tejas, éstas se pueden sustituir fácilmente por tejas fotovoltaicas del mismo tipo, dado que no es necesario cambiar ni el enlatado ni los listones y la estructura de la cubierta sigue siendo la misma.

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Las fachadas de aluminio integrando células fotovoltaicas son una alternativa para proyectos nuevos o de renovación de edificios.

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Los módulos fotovoltaicos con transparencia junto con los perfiles de aluminio se pueden integrar fácilmente en paredes verticales, techos y coberturas. Estos módulos transparentes están disponibles en una amplia gama de aplicaciones, formas y opacidad.

Las células fotovoltaicas se encuentran incrustadas en el vidrio laminado de seguridad. Variando la posición y la densidad de la trama de vidrio, es posible ajustar la transmisión de la luz y el efecto de la sombra en el interior del edificio.

Para módulos solares opacos en muros es necesario incorporar materiales aislantes que estén detrás para proporcionar la necesaria barrera térmica. Los módulos opacos y transparentes pueden ser combinados en la misma fachada mejorando la eficiencia energética, térmica y acústica del edificio.

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El sistema de fachada ventilada fotovoltaica además de producir electricidad limpia incorpora beneficios en el aislamiento térmico y acústico del edificio. La envolvente térmica puede provocar un ahorro de entre el 25-40% de la energía consumida en el edificio.

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Un lucernario fotovoltaico, además de la generación fotovoltaica, aporta propiedades bioclimáticas de confort térmico en el interior del edificio debido a la cámara de aire del vidrio aislante. Además facilita una iluminación natural y evita que los rayos UV y la radiación infrarroja penetren al interior del edificio (mejorando el confort y evitando el envejecimiento prematuro de los materiales).

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Una marquesina fotovoltaica constituye una solución constructiva que combina la generación de energía eléctrica con propiedades de protección solar y contra condiciones meteorológicas adversas.
La orientación, la pendiente mínima, las dimensiones o las cargas de viento y nieve son factores importantes a tener en cuenta a la hora de diseñar la estructura.

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Un parking fotovoltaico consta de una estructura que además de proteger el vehículo garantiza la generación in-situ de energía para su vertido a la red, autoconsumo o el abastecimiento de las baterías de un coche eléctrico.

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También ha salido al mercado el primer suelo cerámico fotovoltaico. Consta de vidrio solar fotovoltaico integrado en pavimentos elevados de cerámica, siendo éstos totalmente transitables. Puede integrarse en cualquier proyecto y ambiente sin que esto suponga renunciar al diseño ni a la estética del mismo.

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Los edificios, al integrar módulos fotovoltaicos, crean un mundo de posibilidades. La gran variedad, formas, colores y estructuras de las células fotovoltaicas, vidrio y perfiles permiten un enfoque arquitectónico moderno y también un diseño innovador combinando elegancia y funcionalidad.

Sopelia ha desarrollado Solar Layout, la App de Android que permite obtener la inclinación, orientación y distancia entre filas de módulos fotovoltaicos en el lugar de instalación.

Este contenido fue extraído del Manual Técnico Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y forma parte del e-learning Solar de Sopelia.

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Estructura Soporte Módulos Fotovoltaicos

En cuanto a la situación de los módulos fotovoltaicos existen las siguientes posibilidades generales:

Suelo: Es la forma más usual de instalación de grupos de módulos (sobre todo en huertos solares) y presenta grandes ventajas en cuanto a la resistencia al viento, accesibilidad y facilidad de montaje.

Sin embargo, es más susceptible de poder quedar enterrada por la nieve, inundarse o ser objeto de rotura por parte animales o personas.

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Poste: muy utilizada en instalaciones de pequeña dimensión, si se dispone de un mástil. Es el tipo de montaje típico en la alimentación de equipos de comunicación aislados o farolas.

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Pared: debe disponerse de buenos puntos de anclaje sobre una edificación construida. La accesibilidad puede presentar algunos problemas.

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Tejado o cubierta: una de las más habituales porque generalmente se dispone de espacio suficiente. Presenta también problemas de cubrimiento de nieve y riesgos en la impermeabilización de las sujeciones del techo.

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Si la instalación se localiza en una zona urbana, lo más habitual es colocar el módulo sobre el techo o cubierta.

En el montaje de la estructura se debe asegurar la estanqueidad de la cubierta mediante la utilización de elementos de impermeabilización.

También se debe realizar un estudio de cargas que permita determinar si la estructura o techo soportará el peso de los módulos y de la estructura soporte.

Sin embargo el principal factor a la hora de fijar la estructura es la fuerza del viento. La estructura deberá resistir vientos de, como mínimo, 150 km/h.

En terrazas o suelos la estructura deberá permitir una altura mínima del módulo de unos 30 cm. En zonas de montaña o donde se produzcan abundantes precipitaciones de nieve, deberá ser superior.

La estructura y los soportes deberán ser preferiblemente de aluminio anodizado, acero inoxidable o hierro galvanizado y la tornillería de acero inoxidable.

El aluminio anodizado es de poco peso y gran resistencia.

El acero inoxidable es apropiado para ambientes muy corrosivos y tiene mayor vida útil pero su costo es elevado.

Las estructuras de hierro galvanizado ofrecen una buena protección frente a los agentes corrosivos externos con la ventaja de que el zinc es compatible químicamente con el mortero de cal y de cemento, una vez que estos están secos.

Las estructuras vienen en kits o pueden usarse perfiles normalizados que se encuentran en el mercado y construir una estructura específica para la instalación.

Los soportes diseñados para un módulo solar determinado suelen ser más baratos que los confeccionados con el fin de poder sostener cualquier tipo de módulo. Sin embargo, seguramente serán estos últimos los que terminen desarrollándose en mayor número en un futuro cercano.

Normalmente un soporte para módulos solares tiene las siguientes características: posee una placa provista en su cara superior de unos medios de acoplamiento rápido para los módulos y de uno o más orificios para que los tornillos sean introducidos y así unir la placa al soporte. El soporte tiene también unos medios de fijación unidos a la cara inferior de la placa para su sujeción a la estructura inferior.

La orientación será siempre hacia el ecuador y se recomiendan las siguientes inclinaciones:

Instalaciones con función prioritaria en invierno (p.e.: albergue de montaña): 20º mayor que la latitud del lugar.

Instalaciones con funcionamiento uniforme a lo largo de todo el año (p.e.: electrificación de viviendas): 15º mayor que la latitud del lugar.

Instalaciones con funcionamiento prioritario en primavera y verano (p.e.: campings): igual que la latitud del lugar.

Instalaciones cuyo objetivo es producir la mayor cantidad de energía a lo largo del año (p.e.: conexión a red): 85% de la latitud del lugar.

La razón para incrementar la inclinación, respecto de la recomendada para colectores solares térmicos, se debe a que generalmente en el caso de instalaciones fotovoltaicas no se cuenta con un sistema de energía auxiliar y se hace necesario captar toda la energía posible en la época más desfavorable (invierno).

Sopelia ha desarrollado Solar Layout, la App de Android que permite obtener la inclinación, orientación y distancia entre filas de módulos fotovoltaicos en el lugar de instalación.

Este contenido fue extraído del Manual Técnico Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y forma parte del e-learning Solar.

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Solar Fotovoltaica México

México forma parte del cinturón solar, una zona que considera a los países con mayor radiación solar en el mundo.

El país se planteó como objetivo para 2024 generar el 35% de la electricidad con energías limpias (actualmente se genera el 80% con hidrocarburos).

Se estima que la energía solar representará el 13% de toda la energía para el próximo año, y que su participación irá creciendo paulatinamente.

Sin embargo el desarrollo de la tecnología solar, como en todos los países latinoamericanos (y de casi todo el mundo); presenta un enorme desequilibrio entre proyectos a gran escala y generación distribuida.

En lo que a proyectos a gran escala se refiere, con 37 centrales solares en construcción y una inversión estimada de U$D 5,000 millones, México apunta a convertirse en una potencia solar gracias al apoyo regulatorio y unas condiciones geográficas envidiables.

En Coahuila se encuentra el parque solar más grande de Latinoamérica que con una inversión de U$D 650 millones genera cerca de 754 MW.

A finales de 2020, el país tendrá 5,000 MW de potencia instalada.

Este impulso se debe a la Reforma Energética que abrió el sector a la iniciativa privada, a la Ley de Transición Energética y a las tres subastas eléctricas celebradas hasta la fecha.

El precio promedio obtenido en la tercera subasta solar (en la que se asignaron contratos a 9 proyectos) supuso un récord mundial a la baja para todas las energías.

En el sector sobresale actualmente la presencia de actores extranjeros, que ganaron aproximadamente el 90% de las licitaciones.

La otra cara de la moneda es la de la generación distribuida.

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Si bien desde 2007 es posible instalar paneles solares en hogares, comercios e industrias y conectarlos a la red eléctrica; hasta 2017 no se crearon las condiciones necesarias para el desarrollo de la generación distribuida. Ésta representa menos del 0,3% del total de la generación eléctrica en México.

Antes de la Reforma Energética la generación distribuida solo podía destinarse al autoconsumo (y los excedentes se perdían a los 12 meses), sin que fuera posible comprar o vender energía solar fotovoltaica.

La normativa aprobada en marzo de 2017 reglamenta los siguientes modelos de contraprestación: 1) Medición neta de energía (net metering); 2) Facturación neta (net billing); 3) Venta total.

También por desconocimiento se desaprovechan en México las ventajas del uso de energía solar, que podría abastecer un hogar con alto consumo de electricidad, con tan sólo 16 metros cuadrados de paneles fotovoltaicos.

La mayoría de las personas desconocen que instalar en sus hogares un sistema con tecnología renovable, basada en paneles solares, es legal, sencillo y accesible,

Otro de los retos a enfrentar es la falta de personal capacitado tanto a nivel técnico, para instalar los paneles, como de ingeniería, para el diseño de los sistemas.

Apostar solamente por los proyectos a gran escala es una propuesta absurda y sin lógica que convierte a las renovables en un producto financiero y no en una herramienta de política energética que promueva el empleo y el desarrollo tecnológico e industrial a nivel nacional.

Favorece a los macro proyectos y profundiza la concentración del sector energético.

La concentración por precios bajos en las subastas, con la consecuente creación de una posición dominante en pocos actores (generalmente empresas extranjeras), a largo plazo diluirá las ventajas de los precios bajos de corto plazo.

Si consideramos a las subastas como la única herramienta para incrementar la participación de las renovables estaremos manteniendo un paradigma de matriz energética obsoleto y cometiendo un gravísimo error.

La matriz energética del futuro se basa en 3 pilares:

1) Eficiencia energética

2) Energías renovables

3) Generación distribuida

La senda de la revolución energética y el empoderamiento ciudadano pasa por el desarrollo de la figura del prosumidor y del cooperativismo energético.

La vía de la concentración y de la centralización implica solo cambiar fósiles por renovables para mantener el “statu quo” en beneficio de los de siempre, que seguirán actuando como organismo de recaudación en connivencia con el poder político de turno.

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Cableado Solar

Los cables, tanto de corriente continua (CC) como de corriente alterna (CA), si son correctamente dimensionados minimizarán las pérdidas energéticas y protegerán la instalación.

Para un sistema fotovoltaico los cables de CC deben cumplir una serie de requisitos:

* Contar con protección contra cortocircuito y línea de puesta a tierra.
* Ser resistentes a los rayos UV y a las condiciones meteorológicas adversas con un gran rango de temperaturas (aproximadamente entre -40ºC y 110ºC).
* Poseer un amplio rango de tensión (más de 2000 V).
* Ser de manipulación fácil y simple.
* Ser no inflamables, de bajo nivel tóxico en caso de incendio y sin halógenos.
* Poseer una pérdida de conducción muy escasa (hasta un 1%).

Los cables para una instalación fotovoltaica deben tener ciertas características que los diferencian de los cables convencionales a pesar de que muchos sostienen que las diferencias no son muy grandes.

Como el voltaje en un sistema fotovoltaico es voltaje CC bajo, 12 o 24 V, las corrientes que fluirán a través de los cables son mucho más altas que las de los sistemas con voltaje CA de 110 o 220 V.

La cantidad de potencia en Watts producida por la batería o panel fotovoltaico está dada por la siguiente fórmula: P = V . I

V = tensión en Voltios
I = corriente en Amperios

Esto significa que para suministrar una potencia a 12 V la corriente será casi 20 veces más alta que en un sistema de 220 V. Implica que deben unirse cables mucho más gruesos para impedir el recalentamiento o incluso un incendio.

La siguiente tabla indica la sección de cable recomendada de acuerdo con la potencia y para distintos niveles de tensión.

Se observa que para voltajes bajos y bajas demandas de potencia deben utilizarse cables muy gruesos.

Por ejemplo, para alcanzar una potencia de aproximadamente 1 Kw a 12 V necesitaríamos un cable de 25 mm2 de sección. El mismo que para suministrar 20 Kw a 220 V. Esto aumenta el precio del sistema drásticamente debido a que los cables más gruesos son más costosos.

Por eso es muy importante que los tramos de cableado de CC sean lo más cortos posibles.

Cuando se diseñan sistemas grandes, debe realizarse un análisis de costo/performance para elegir el voltaje operativo más adecuado. Sería recomendable reunir pequeños grupos de módulos y de ser posible hacer el voltaje de operación más alto que 12 ó 24 V.

Para verificar los valores de sección de cable recomendados en tablas, las máximas caídas de tensión comparadas con la tensión a la que se esté trabajando deberían estar por debajo del límite del 3% / 5%.

Para calcular la relación entre la sección del conductor y su longitud podemos aplicar la siguiente fórmula:

S = 2 . r . l . i / ΔV

Siendo:

r Resistividad del material conductor (0,018 en el caso de conductores de cobre)
l Longitud del tramo de cable
i Intensidad de la corriente
ΔV Diferencia de lectura del voltímetro

Veamos un ejemplo:

La tensión a la salida de los bornes de una batería es de 13,1 V. La línea principal entre ésta y un dispositivo, que consume 60 W, mide 12 m de cable de 6 mm2.

Debemos encontrar el valor de tensión a la entrada del dispositivo para verificar que nos encontramos dentro de los valores máximos recomendados de caída de tensión.

La intensidad i = P / V = 60 / 13,1 = 4,6 A

S = 6 = 2 . 0,018 . 12 . 4,6 / ΔV

ΔV = 0,33 V

Por lo tanto la tensión a la entrada del dispositivo valdrá: 13,1 – 0,33 = 12,8 V

La caída de tensión es del 2,34% (valor máximo recomendado: 3%).

Lo normal es recurrir a tablas para seleccionar la sección recomendada y utilizar la fórmula para calcular la caída de tensión y realizar la verificación.

En caso de que se superen los valores máximos recomendados de caída de tensión seleccionaremos la sección inmediatamente superior y realizaremos nuevamente la verificación.Los cables para aplicaciones fotovoltaicas tienen una designación, según normativa, que está compuesta por un conjunto de letras y números, cada uno con un significado.

La designación de los cables alude a una serie de características (materiales de construcción, tensiones nominales, etc.) que facilitan la selección del más adecuado a la necesidad o aplicación.

Este es un extracto de los contenidos incluidos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.

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El Convertidor Solar

Son equipos capaces de alterar la tensión y características de la corriente eléctrica que reciben para transformarla en apta para usos específicos.

Los que reciben corriente continua y la transforman en corriente continua con un voltaje diferente se llaman convertidores CC-CC. No son muy utilizados en instalaciones fotovoltaicas.

Los que reciben corriente continua y la transforman en alterna se llaman convertidores CC-CA o inversores. La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o proyectista.

Permiten transformar la corriente continua de 12V o 24V que producen los módulos y almacenan las baterías, en corriente alterna de 125V o 220V.

Esto posibilita el uso de artefactos eléctricos diseñados para funcionar con CA.

Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual es utilizado para interrumpir la corriente entrante y generar una onda cuadrada. Esta onda cuadrada alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer una onda más senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario.

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Las formas de onda de salida del voltaje de un inversor ideal deberían ser sinusoidales.

Esto da origen a diferentes tipos de inversores:

1) Inversores de onda cuadrada: son más baratos, pero menos eficientes. Producen demasiados armónicos que generan interferencias (ruidos). No son aptos para motores de inducción.

Recomendable si se desea corriente alterna únicamente para alimentar un televisor, una computadora o un aparato eléctrico pequeño. La potencia de éste dependerá de la potencia nominal del aparato (para un TV de 19″ es suficiente un inversor de 200 W).

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2) Inversores de onda senoidal modificada: son más sofisticados y caros. Utilizan técnicas de modulación de ancho de impulso.

El ancho de la onda es modificada para acercarla lo más posible a una onda senoidal. El contenido de armónicos es menor que en la onda cuadrada.

Son los que mejor relación calidad/precio ofrecen para la conexión de iluminación, televisión o variadores de frecuencia.

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3) Inversores de onda senoidal pura: con una electrónica más elaborada se puede conseguir una onda senoidal pura.

Hasta hace poco tiempo estos inversores eran grandes, caros y poco eficientes; pero últimamente se han desarrollado equipos con una eficiencia del 90% o más, telecontrol, conteo de energía consumida y selección de batería.

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Puesto que sólo los motores de inducción y los más sofisticados aparatos o cargas requieren una forma de onda senoidal pura, normalmente es preferible utilizar inversores de onda senoidal modificada; que son más baratos.

Los inversores deben dimensionarse a partir de dos variables.

La primera es considerando los Watios de potencia eléctrica que el inversor puede suministrar durante su funcionamiento normal de forma continua.

Los inversores son menos eficientes cuando se utilizan a un porcentaje bajo de su capacidad. Por esta razón no es conveniente sobredimensionarlos y deben ser elegidos con una potencia lo más cercana posible a la de la carga de consumo.

La segunda es la potencia de arranque.

Algunos inversores pueden suministrar más de su capacidad nominal durante períodos cortos de tiempo. Esta capacidad es importante cuando se utilizan motores u otras cargas que requieren de 2 a 7 veces más potencia para arrancar que para permanecer en marcha una vez que han arrancado (motores de inducción, lámparas de gran potencia).

Incorporar un inversor no es siempre la mejor opción desde el punto de vista de eficiencia energética. Puede parecer una solución fácil para convertir toda la salida del sistema solar a una potencia en CA estándar pero tiene varias desventajas.

La primera es que aumenta el costo y complejidad del sistema.

Un inversor también consume energía (además del 15% por pérdidas de rendimiento) y por tanto disminuye la eficiencia general del sistema.

Para la electrificación de una pequeña vivienda (puntos de luz, TV y un pequeño aparato) es posible y rentable prescindir del inversor.

Para el alumbrado es mejor invertir en luces de bajo voltaje en lugar de invertir en un inversor.

Puede ser interesante el tendido de 2 líneas: una conectada a las baterías para alimentar los puntos de iluminación de bajo consumo o LED y los aparatos que consuman CC y otra conectada al inversor para alimentar los electrodomésticos que consuman AC.

La ventaja del inversor es que el voltaje de operación es mucho más alto y por tanto puede evitarse el uso de cables gruesos. Especialmente cuando el cableado sea sumamente largo podría ser económicamente viable utilizar un inversor.

Una prestación que incorporan los convertidores más modernos es la posibilidad de funcionar como cargadores de baterías, tomando corriente alterna de un grupo electrógeno o de la red.

Este es un extracto de los contenidos incluidos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.

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Herramientas Solares Gratuitas (IV)

En Internet podemos encontrar herramientas de libre uso para el dimensionado de instalaciones solares básicas o de baja complejidad y para la estimación de determinados componentes o accesorios.

El equipo de investigación de Sopelia ha realizado una búsqueda y testeo exhaustivos a partir del cual se ha creado una nueva sección en la web corporativa, denominada Herramientas Solares Gratuitas.

Las herramientas seleccionadas fueron clasificadas en 4 categorías.

Hoy analizaremos la cuarta de ellas: Solar Fotovoltaica.

En la primera categoría ya analizamos herramientas para obtener datos acerca del recurso solar y de las demás variables a considerar en la estimación de la potencia que proporcionará la instalación solar en nuestra localización.

En la segunda categoría hemos analizado herramientas para calcular la “carga”, es decir, la demanda energética a satisfacer.

En la tercera categoría hemos analizado herramientas para dimensionar un sistema solar térmico y estimar accesorios del sistema.

Ahora vamos a analizar herramientas para dimensionar un sistema solar fotovoltaico y otras para estimar componentes individuales de un sistema.

El orden de las herramientas no es aleatorio. Hemos dado prioridad a las más intuitivas, las más universales y las que se pueden utilizar online sin necesidad de descarga.

Para esta cuarta categoría nuestra selección es la siguiente:

1) Calculadora Solar

Herramienta de cálculo aproximado a partir de la que se obtiene automáticamente el presupuesto, datos de producción y estudio de rendimiento de la instalación.

A pie de página se puede encontrar una Guía de Navegación y los Manuales.

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2) Calculadora Solar Instalaciones Aisladas

Aplicación online gratuita para el cálculo de instalaciones solares aisladas.

Permite a los usuarios introducir nuevos componentes de cualquier fabricante y fichas técnicas de productos para ser considerados en el cálculo.

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3) Calculadora para Dimensionar Sistemas Aislados

Calculadora solar para estimación básica de instalación aislada.

Calcula la capacidad de los paneles solares, de las baterías, del regulador y del inversor.

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4) Calculadora para Bombeo Solar de Agua

Calculadora para obtener cifras aproximadas de las necesidades de energía para el bombeo solar de agua.

Resultado de imagen de bombeo solar de agua

5) Cálculo de Instalaciones Solares y Eólicas

Herramienta que determina los requerimientos para satisfacer las necesidades de electrificación y bombeo con aporte solar y/o eólico.

Resultado de imagen de sistema eólico solar

6) Simulación Online de Sistema Conectado a Red

Aplicación online para estimar producción e ingreso monetario de un sistema conectado a red.

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7) Calculadora Capacidad Banco de Baterías

Calculadora para estimar el tamaño del banco de baterías necesario para mantener en funcionamiento consumos con aporte solar.

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8) Calculadora Sección de Cables

Herramienta en formato JavaScript para cálculo de cableado de cobre y aluminio en corriente continua.

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El Regulador De Carga Solar

El regulador de carga es un equipo situado entre los módulos fotovoltaicos y las baterías como elemento de un sistema solar aislado.

La tensión de salida de los módulos se fija algunos voltios superior a la tensión que necesita una batería para cargarse. El motivo es asegurar que el módulo siempre será capaz de cargar la batería, incluso cuando la temperatura de la célula sea alta y disminuya el voltaje generado.

Esto ocasiona el inconveniente de que una vez que la batería llegue a su estado de plena carga, el módulo siga intentando inyectar energía produciendo una sobrecarga que, si no es evitada, puede destruir la batería.

El regulador es el encargado de alargar la vida de las baterías protegiéndolas frente a situaciones de sobrecarga, controlando las fases de carga en función de su estado e incluso llegándola a cortar en función de las necesidades de carga de las mismas.

Los reguladores pueden estar funcionando en una de las siguientes situaciones:

Estado de Igualación: igualación de cargas en las baterías, tras un período de carga bajo.

Estado de carga profunda: el sistema de regulación permite la carga hasta alcanzar el punto de tensión final de carga.

Estado de flotación: la batería ha alcanzado un nivel de carga próximo al 90% de su capacidad.

Estado de carga final y flotación: zona de actuación del sistema de regulación dentro de la Banda de Flotación Dinámica (rango entre la tensión final de carga y la tensión nominal + 10%).

Para saber qué regulador incorporar a un sistema fotovoltaico es necesario conocer algunos parámetros elementales.

El primero de ellos es la tensión nominal del sistema solar aislado. Esta tensión está definida por la tensión de las baterías y el campo solar fotovoltaico. Los valores típicos son 12, 24, 48 y hasta 60 voltios.

El otro parámetro es la corriente de carga de los módulos fotovoltaicos del sistema. Se recomienda multiplicar la corriente de corto circuito Isc en condiciones estándar por 1,25 para que el regulador siempre sea capaz de soportar la corriente producida por los módulos.

Conocida la tensión del sistema y determinado el valor de corriente, podemos elegir el regulador adecuado. Si todavía quedan dudas, podemos consultar con el departamento técnico del proveedor.

El diseño más simple es aquel que involucra una sola etapa de control. El regulador monitorea constantemente la tensión de batería pero controla la carga o la descarga, nunca las dos. Son los más económicos y los más sencillos.

Esto puede lograrlo abriendo el circuito entre los módulos fotovoltaicos y la batería (control tipo serie) o cortocircuitando los módulos fotovoltaicos (control tipo shunt).

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En el caso de reguladores de carga que operan en dos etapas de control se controlan las dos funciones, tanto la carga como la descarga de la batería. Son más caros, pero son los más usados.

Los reguladores actuales introducen microcontroladores y controlan 3 y hasta 4 etapas de control.

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Durante los últimos años se ha desarrollado una nueva generación de reguladores de carga cuya principal características reside en hacer funcionar al campo fotovoltaico en el punto máximo de trabajo y hacer que siempre rinda de forma óptima.

Estos reguladores se conocen como maximizadores de potencia o MPPT.

Otra de las ventajas que presentan estos equipos frente a los reguladores convencionales es la posibilidad de trabajar con una tensión diferente en el campo generador (paneles solares) y las baterías.

Esto influye directamente en poder seriar varios módulos elevando la tensión del sistema.

Trabajando con corrientes más bajas podemos reducir considerablemente las pérdidas por caída de tensión y utilizar secciones de cable más pequeñas y por lo tanto de menor precio.

Para la elección de un regulador convencional o un MPPT tenemos que valorar el sobrecosto que tienen estos sistemas frente a los beneficios que nos aporta por el aumento de rendimiento del sistema. En algunos casos el aumento de potencia anual puede llegar a ser hasta del 30 % frente al regulador convencional.

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El regulador puede no resultar imprescindible en instalaciones en que la relación entre la potencia de los módulos y la capacidad de la batería es muy pequeña (p.e.: baterías sobredimensionadas por razones de seguridad) de manera que la corriente de carga difícilmente pueda dañar la batería.

Si la potencia del campo de módulos en W es menor que 1/100 la capacidad de la batería en W/h, puede no incorporarse regulador.

También puede prescindirse de regulador si el sistema cuenta con módulos solares autorregulados (no recomendables para climas extremos).

Este es un extracto de los contenidos incluidos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.

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Solar Fotovoltaica Honduras

Honduras es un país del que habitualmente surgen noticias acerca de masacres, múltiples formas de violencia, corrupción, inestabilidad e intrigas políticas y en el que dos terceras partes de sus 8 millones de habitantes vive en condiciones de pobreza mientras el 10% que recibe los sueldos más altos acaparando el 42% del ingreso nacional y el 10% más pobre solo recibe el 0,17%.

Sin embargo, hay un sector en el que Honduras destaca a nivel regional: las energías renovables y, en especial, la energía solar.

El gobierno hondureño introdujo incentivos fiscales para instalaciones fotovoltaicas en 2013.

También se aprobó entonces un suplemento tarifario para los primeros 300 MW fotovoltaicos que entraran en operación antes del 1 de agosto de 2015.

En 2015, Honduras y Chile fueron los mayores mercados fotovoltaicos en América Latina.

A finales de 2017 el total de inversión de capital privado para la construcción de plantas de energía superó los U$D 1.600 millones.

La inversión se ha repartido en 12 plantas solares que se encuentran ya operativas y que suman unos 405 MW; el 39 % de la capacidad renovable del sector privado del país, que asciende a 1.047,07 MW.

En el cómputo general, el 61 % de la energía del país proviene de renovables, y en 2017 se convirtió en el primer país del mundo con un 10 % de energía solar en su mix eléctrico.

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El proyecto más emblemático es el Parque Solar Nacaome-Valle, que genera la energía que consumen unas 150,000 familias hondureñas cada día.

Cuenta con 480.480 módulos con capacidad de producir hasta 125 MW de potencia pico en corriente alterna (CA).

Fueron necesarios más de 1.000 contenedores de material, U$D 240 millones en inversión y la ayuda de más de 1.200 empleados que cambiaban turnos sin parar, para construir y comenzar a operar la planta en menos de 2 años.

Los módulos fotovoltaicos reciben la radiación para generar entre 600 y 850 V, en forma de CC. Con el uso de inversores, esta energía se convierte en AC, la cual pasa a través de los transformadores para elevar su Voltaje a 34,5 kV y distribuirse así alrededor del parque.

Finalmente, esta corriente se transmite hacia la subestación eléctrica de la planta, donde el voltaje se eleva a 230 kV para poder transmitirse a todo el país por medio de la Red Eléctrica Centroamericana, que llega de El Salvador, pasa por Honduras y va hacia Nicaragua.

La planta solar de Nacaome ha sido un motor de desarrollo económico, científico y académico para el pueblo de Honduras y una obra monumental de ingeniería que ha puesto a la nación centroamericana en el mapa internacional de la industria energética sostenible.

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La construcción del parque solar Los Prados, que tendría 53 MW y debería haber entrado en operación a finales de 2016, está detenida por las protestas de habitantes de la zona que teme posibles daños a sus personas ocasionadas por el parque.

Actualmente se busca una solución entre las autoridades y los pobladores, ya que todo está listo para la ejecución de la obra, pero las noticias no son alentadoras.

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Solar Fotovoltaica Haití

Aunque lenta, la recuperación económica y social de Haití parece haberse iniciado y dar un impulso fuerte a las fuentes de energía renovables, en particular a la fotovoltaica, ha sido una decisión acertada.

La primera señal importante ha llegado a través de una organización humanitaria, cuya misión es modernizar la sanidad en el mundo, que ha inaugurado junto al Ministerio de Salud Haitiano, el hospital más grande del mundo que funciona a energía solar.

Las instalaciones reciben el aporte de 1.800 módulos fotovoltaicos instalados en el tejado que posibilitan la atención médica de más de 60.000 personas.

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La segunda señal se llama Klere Ayiti o Light Up Haití.

Se trata de un proyecto conjunto entre una compañía de transferencia de dinero y Arc Finance en el que también colaboran la Agencia para el Desarrollo Internacional (USAID), y el Banco de Desarrollo Interamericano (IDB).

Es un servicio mediante el que las personas pueden comprar y mandar kits fotovoltaicos a sus familiares en la isla.

Cada kit solar incluye 2 o 3 luces LED, el cargador del módulo solar, y varios enchufes con los que también se pueden cargar los teléfonos celulares.

Las luces pueden ser usadas como linternas o colgadas del techo y los kits tienen un costo de U$D 140 y de U$D 180, respectivamente.

Los organizadores del proyecto escogieron el modelo del kit de entre 25 diferentes fabricantes que estudiaron durante un periodo de 2 años.

Es un producto que brinda a las familias la posibilidad de tener luz en la noche, algo que damos por sentado en el mundo desarrollado y que implica un progreso radical para estas personas.

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La tercera señal se materializó en febrero de 2016 en la mítica plaza Champ de Mars de Puerto Príncipe, la capital de Haití, donde se encuentra el Palacio Presidencial.

La plaza dispone desde entonces de un sistema de almacenamiento energético de litio-ion alimentado por 110 kW de módulos solares para proporcionar luz y Wi-fi en esta área pública.

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La cuarta señal se llama proyecto “Triumphe” y es la primera planta fotovoltaica de Haití.

El sistema cuenta con una capacidad instalada de 100 kW configurados para que el aporte coincida con la demanda diaria de 200 kWh.

El proyecto ‘Triumphe’ evaluará el potencial de aplicaciones similares de apoyo a las energías renovables en Haití.

Este proyecto se puso en marcha gracias a la financiación de la Oficina de Energía del Gobierno de Haití y del Banco Mundial y supone todo un símbolo en la generación de energía renovable.

Pero sobre todo representa los continuos esfuerzos de Haití para recuperarse del terremoto de 2010 que destruyó una gran franja de la capital y sus alrededores, y que afectó a unos 3 millones de personas.

Las instalaciones de energía renovable como Triumphe representan un medio sostenible para hacer frente a la pobreza persistente y la falta de servicios públicos básicos del país, incluyendo el acceso a la energía, al agua y el apoyo a las herramientas de desarrollo socioeconómicos, como el acceso inalámbrico a Internet.

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Haití, con una población de 10.123.787 habitantes y una tasa de pobreza del 77%, está considerado uno de los países más pobres del planeta.

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