Energía fotovoltaica

Electricidad. Electrónica. Energía solar. Energías renovables. Células fotoeléctricas. Módulos fotovoltaicos

  • Enviado por: Jason
  • Idioma: castellano
  • País: Panamá Panamá
  • 24 páginas
publicidad
publicidad

La Energía Fotovoltaica

Es cierto que cada día más personas son conscientes de que utilizadas debidamente, las técnicas energéticas sirven de instrumento para lograr el bienestar, pero que la continuación de las tendencias actuales puede degradar el entorno y propiciar una existencia sórdida. Y el problema no está en conocer la cantidad de energía que necesitamos, ni tampoco en saber cuánto nos costará. El problema no está en saber desde ahora, qué tecnologías tenemos que desarrollar, o cómo haremos para distribuir la energía. El verdadero problema está en saber si conocemos el sentido real de para qué sirve todo esto.

'Energía fotovoltaica'

La energía solar es la única fuente renovable que puede proporcionar unas condiciones de vida que convenzan a más de dos mil quinientos millones de personas de todo el mundo. Personas que necesitan la tecnología solar para no desarraigarse de su hábitat natural en la búsqueda de un espejismo huidizo de prosperidad urbana. Reflexionar por ejemplo, que todas las sociedades antiguas rindieron homenaje al Sol como símbolo de la verdad, la justicia y la igualdad, y sobre todo como fuente de fertilidad, como protagonista del crecimiento y renovación de la vida.
Reflexionar por ejemplo, que la cantidad de energía solar que incide anualmente en la Tierra es diez veces superior a las reservas de combustibles fósiles y uranio juntas. También, que el Sol es el origen de casi todas las fuentes de energía renovable. Y toda energía que se obtenga de las fuentes de energía renovables representa, sin merma del nivel de vida o de la potencia industrial, un importante ahorro de combustibles fósiles, que deberían reservarse al máximo dada su escasez, para su utilización en aplicaciones en las que son insustituibles.

La energía fotovoltaica consiste en transformar directamente la energía lumínica del Sol en energía eléctrica por medio de las Celdas fotovoltaicas.

La célula fotovoltaica, elemento encargado de transformar la energía solar en eléctrica, se basa en un fenómeno físico denominado efecto fotovoltaico, que consiste en la producción de una fuerza electromotriz por acción de un flujo luminoso que incide sobre la superficie de dicha célula. La célula fotovoltaica más común consiste en una delgada lámina de un material semiconductor compuesto principalmente por silicio de cierto grado de pureza, que al ser expuesto a la luz solar absorbe fotones de luz con suficiente energía como para originar el "salto de electrones", desplazándolos de su posición original hacia la superficie iluminada. Al desprenderse estos electrones con su carga negativa (n) originan la aparición de huecos o lagunas con cargas positivas (p). Como los electrones tienden a concentrarse del lado de la placa donde incide la luz solar, se genera un campo eléctrico con dos zonas bien diferenciadas: la negativa, de la cara iluminada donde están los electrones y la positiva en la cara opuesta donde están los huecos o lagunas. Si ambas zonas se conectan eléctricamente mediante conductores adheridos a cada una de las caras de la placa el desequilibrio eléctrico origina una fuerza electromotriz o diferencia de potencial, creando una corriente eléctrica para igualar las cargas. Dicha corriente, obviamente contínua, se genera en un proceso constante mientras actúe la luz solar sobre la cara sensible de la lámina.

No es posible realizar el ejercicio de intentar pronosticar cuáles serán las aplicaciones fotovoltaicas que mayores desarrollos experimentarán a partir del año 2000, ya que todas se están consolidando. Tampoco es preciso conocer y analizar la evolución vivida durante los últimos veinte años, para darse cuenta del enorme futuro que le espera a la tecnología fotovoltaica.
Desde que la conservación de las fuentes de energía no renovables empezó a tratarse como una necesidad, los desarrollos que se han producido en el aprovechamiento de las energías renovables han sido espectaculares.

Pese a que todavía es pequeña la oferta comercial, el actual mercado fotovoltaico crece de forma contundente a un ritmo superior al 17% anual. Aunque las empresas se desarrollan sujetas una competencia muy dura, se están produciendo grandes y significativos avances para articular el mercado. Pero ahora, la inercia existente favorece a las fuentes energéticas más contaminantes debido al incorrecto funcionamiento de un sistema de precios que no refleja su autentico coste real económico, social y medioambiental. No obstante, todo el sector de la energía evoluciona amparado sobre la importancia que hoy por hoy tiene la liberalización económica y la protección del entorno natural.

'Energía fotovoltaica'

A la vez que se producen acuerdos el ámbito internacional sobre protección de los mares contra los residuos, la reducción de emisiones contaminantes o la vigilancia del ciclo de combustibles nucleares, se produce todo un montaje administrativo para el control de daños y de funcionamiento.

La energía fotovoltaica nos brinda la oportunidad de reducir dichos costos administrativos. Por ejemplo, para la implantación de la energía solar no se requieren normas de seguridad especiales, ni restricciones a los escapes de gases, ni reglamentos especiales sobre residuos, ni estaciones de control de la contaminación...

Como característica principal de su fortaleza y de su futuro, la energía fotovoltaica muestra una excelente capacidad de trabajo con otras fuentes de energía. Podemos encontrar instalaciones fotovoltaicas trabajando con centrales nucleares, hidroeléctricas, y de todo tipo. La polivalencia que muestra la fotovoltaica es muy grande, hay instalaciones que trabajan con la red eléctrica de distribución, otras a lomos de un camello, otras ensambladas en un satélite artificial, encima de una señal de tráfico, en un reloj de pulsera, en el Polo Sur, etc. La lista es tan grande como variopinta.

Si solamente el 2% de los edificios europeos dispusiera de sistemas fotovoltaicos se podrían crear alrededor de 100.000 empleos. La tecnología fotovoltaica producirá con el tiempo un efecto multiplicador sobre el empleo, dado que la gran mayoría de los puestos de trabajo se generaran en las áreas de destino de las instalaciones. Además el empleo fotovoltaico resulta especialmente beneficioso por que asegura continuidad en el tiempo y no presenta estacionalidad, se distribuye por todo el territorio y precisamente en aquellas áreas que más necesitan el estímulo del desarrollo económico.

Los gobiernos occidentales están redefiniendo sus papeles en el sector de la energía, y el tirón que supone este giro obliga a las grandes empresas a seguir muy de cerca los cambios que se están introduciendo. La mayoría de los cambios políticos que se están produciendo se inscriben dentro de una de estas cinco categorías: reducir las subvenciones a los combustibles fósiles, reorientar los gastos de I+D en las nuevas tecnologías, redactar nuevas normativas, rencauzar la ayuda energética a los países en desarrollo, y abrir mercados energéticos antes cerrados a más participantes ya una mayor competencia.

'Energía fotovoltaica'

La tecnología fotovoltaica

Como el resto de las energías renovables, la tecnología fotovoltaica que consiste en convertir directamente la radiación solar en electricidad es una fuente de energía descentralizada, limpia, inagotable.

 Actualmente la fotovoltaica ya es competitiva para electrificar emplazamientos relativamente alejados de las líneas eléctricas como, por ejemplo, viviendas rurales, bombeo de agua, señalización, alumbrado público, equipos de emergencia, etcétera.

Todavía existen muchos lugares en el mundo, núcleos de población que no están electrificados. La tecnología fotovoltaica es una solución competitiva y fiable como lo ha demostrado ya en numerosos proyectos realizados.

Como en el caso de la energía eólica, Muchos países en el mundo se encuentran a la cabeza en el desarrollo tecnológico y fabricación de este tipo de instalaciones y, por tanto, constituye una industria con posibilidades de creación de empleo y exportación.  

Todavía la producción de energía fotovoltaica es muy reducida en  comparación con el resto de las fuentes de energía para la producción de electricidad. En el año 2001 según IDAE fue de 28,1 GWh, pero el Plan de Fomento prevé un incremento en el año 2010 de 217,8 GWh y 143,7 MW de potencia instalada.

Este es el crecimiento real hasta el momento y el que debería ser el crecimiento necesario según Plan de Fomento (Potencia instalada en MWp):

 

Tarifas de la energía solar fotovoltaica en la UE (2003)

Instalaciones de energía Fotovoltaica

 

Una instalación fotovoltaica aislada está formada por los equipos destinados a producir, regular, acumular y transformar la energía eléctrica. Y que son los siguientes:

Células fotovoltaicas: Es dónde se produce la conversión fotovoltaica, las más empleadas son las realizadas con silicio cristalino. La incidencia de la radiación luminosa sobre la célula crea una diferencia de potencial y una corriente aprovechable.

Placas fotovoltaicas: Son un conjunto de células fotovoltaicas conectadas entre sí. Estas células están encapsuladas para formar un conjunto estanco y resistente.

 El Regulador: Tiene por función regular la carga y la descarga de las baterías y eventualmente protegerlas de una sobrecarga excesiva.

 Baterías: Son el almacén de la energía eléctrica generada. En este tipo de aplicaciones normalmente se utilizan baterías estacionarias, que no sólo permiten disponer de electricidad durante la noche y en los momentos de baja insolación sino para varios días.

 El inversor: Transforma la corriente continua (a 12, 24 o 48 v) generada por las placas fotovoltaicas y la acumulada en las baterías a corriente alterna (a 230 v y 50 Hz). 

'Energía fotovoltaica'
 

Ventajas de la Energía Solar Fotovoltaica

 

Las principales ventajas de la energía fotovoltaica son: 

-  Evita un costoso mantenimiento de líneas eléctricas en zonas de difícil acceso

- Elimina los costes ecológicos y estéticos de la instalación de líneas en esas condiciones

- Contribuye a evitar el despoblamiento progresivo de determinadas zonas

- Es una energía descentralizada que puede ser captada y utilizada en todo el territorio

- Una vez instalada tiene un coste energético nulo

- Mantenimiento y riesgo de avería muy bajo

- Tipo de instalación fácilmente modulable, con lo que se puede aumentar o reducir la potencia instalada fácilmente según las necesidades

- No produce contaminación de ningún tipo

- Se trata de una tecnología en rápido desarrollo que tiende a reducir el coste y aumentar el rendimiento.

Energía

Recurso (en tep por año)

Hidráulica

1,7 * 10 ^ 9

Solar

9,8 * 10 ^ 13

Eólica

1,4 * 10 ^ 10

Biomasa

2,8 * 10 ^ 9

Geotérmica

2,3 * 10 ^ 16

Maremotriz

1,9 * 10 ^ 9

Maremotérmica

2,8 * 10 ^ 13

Olas

1,7 * 10 ^ 9

Aplicaciones domésticas de la energía fotovoltaica

Sin duda alguna, el hecho de que sea una energía de fácil instalación, de ocupación mínima, de que no sea antiestética se ha confirmado en la instalación de los llamados "tejados solares". En éstos, se ahorra la batería como elemento almacenador de energía y se ahorran ciertos materiales de construcción substituidos total o parcialmente por los tejados fotovoltaicos.

Los paneles fotovoltaicos instalados en techos, fachadas, etc, cubren las necesidades eléctricas de la vivienda o edificio, y el exceso lo inyecta en la red mediante un sistema de inversores, conmutadores y contadores. El sistema permite que en el caso que no fuera esta generación suficiente para cubrir las necesidades, la alimentación se hace directamente de la red.

La aplicación de la energía solar fotovoltaica en edificios es la principal razón por la que se está ocupando la capacidad de producción de células y módulos fotovoltáicos que ahora mismo existen y se esté propiciando una expansión de las instalaciones de los más importantes productores mundiales.

Aplicaciones industriales

La principal aplicación de la energía solar fotovoltaica es la llamada "economía del hidrógeno". En efecto, por electrólisis del agua, se obtiene fácilmente hidrógeno. Se podría almacenar y transportar, permitiendo que la energía producida en los lugares más soleados pueda ser empleada en cualquier otro sitio.

Futuro de la energía solar fotovoltaica

La evolución tecnológica está mejorando progresivamente los rendimientos de las células.

Este tipo de energía se utiliza para abastecer de electricidad a numerosos poblados y fábricas en Senegal, Jordania, Brasil, Filipinas, Indonesia y Chile. La producción mundial asciende a 60 megavatioshora al año. En España son 25000 las viviendas que se benefician de este tipo de energía.

Vistas las ventajas incomparables de este tipo de energía, tanto a nivel ecológico, como económico o puramente práctico, se puede pensar que ésta será una de las grandes energías del futuro. Es de esperar, pues, que su parte en la producción mundial aumente en los próximos años.

  • Al contrario de lo que sucede con los grupos electrógenos, los sistemas fotovoltaicos no requieren abastecimiento de combustible, son totalmente silenciosos, apenas requieren mantenimiento y tienen una vida útil mucho más larga.

  • Prácticamente el único mantenimiento que se requiere es controlar el nivel del electrolito en la batería y añadirle agua destilada cada cierto tiempo.

  • La duración de una batería de tipo estacionario oscila entre 10 y 15 años. Los paneles solares tienen una duración muy superior (los fabricantes ofrecen garantías de hasta 25 años).

  • Utilizan una fuente de energía renovable (la radiación solar), lo que quiere decir que a la escala temporal humana es inagotable, al contrario de lo que sucede con las fuentes de energía convencionales que dependen de un recurso que es limitado (petróleo, carbón, gas natural, etc).

  • Producen electricidad sin necesidad de ningún tipo de reacción o combustión, evitando la emisión a la atmósfera de CO2 u otros contaminantes responsables entre otros fenómenos, del calentamiento de la atmósfera (efecto invernadero).

Diseños de sistemas de energía fotovoltaica

El sistema fotovoltaico se dimensiona en función del consumo de la instalación y de las condiciones de insolación de la zona en cuestión.

El consumo se establece en función de la potencia de cada uno de los aparatos eléctricos que se vayan a utilizar y de las horas medias de funcionamiento. Al final se alcanza un valor que se expresa en vatios-hora/día (Wh/día).

Los datos de insolación se extraen de unas tablas empíricas, en los que se dan los valores de la energía solar que incide por m2 de superficie horizontal y en un día medio de cada mes, en cada lugar geográfico.

Es necesario también conocer el tipo de utilización de la aplicación: si es permanente o no, o si es de utilización preferente en invierno o en verano

Un sistema fotovoltaico está formado por un conjunto de equipos capaces de proporcionar energía eléctrica en forma útil, y puede estar compuesto de los siguientes subsistemas:

Sistemas Mixtos

Son sistemas de generación en los cuales se interconectan dos o más medios diferentes de generación; pueden ser fotovoltaico-eólico, fotovoltaico-hidráulico, etc.; estos sistemas se diseñan de acuerdo a las condiciones del medio; este sistema se aplica a localidades que en determinados períodos del año presenten un buen nivel de radiación solar y en otros muy bajo, pero acompañados de lluvias que permitan intercalar un sistema fotovoltaico e hidraúlico de acuerdo a las condiciones climáticas.

La célula fotovoltaica

La conversión de la radiación solar en una corriente eléctrica tiene lugar en la célula fotovoltaica.

 

La célula fotovoltaica es un dispositivo formado por una delgada lámina de un material semi-conductor, frecuentemente de silicio.

Generalmente, una célula fotovoltaica tiene un grosor que varía entre los 0,25 y los 0,35 mm y una forma generalmente cuadrada, con una superficie aproximadamente igual a 100 cm2.

Para la realización de las células, el material actualmente más utilizado es el mismo silicio utilizado por la industria electrónica, cuyo proceso de fabricación presenta costes muy altos, no justificados por el grado de pureza requerido para la fotovoltaica, que son inferiores a los necesarios en electrónica.

Otros materiales para la realización de las células solares son:

-          Silicio Mono-cristalino: de rendimiento energético hasta 15 ð 17 %;

-          Silicio Poli-cristalino: de rendimiento energético hasta 12 ð 14 %;

-          Silicio Amorfo: con rendimiento energético menor del 10 %;

-          Otros materiales: Arseniuro de galio, diseleniuro de indio y cobre, telurio de cadmio;

Actualmente, el material más utilizado es el silicio mono-cristalino que presenta prestaciones y duración en el tiempo superiores a cualquier otro material utilizado para el mismo fin.

Módulos fotovoltaicos

Las células solares constituyen un producto intermedio de la industria fotovoltaica: proporcionan valores de tensión y corriente limitados, en comparación a los requeridos normalmente por los aparatos convencionales, son extremadamente frágiles, eléctricamente no aisladas y sin un soporte mecánico. Después, son ensambladas de la manera adecuada para constituir una única estructura: los módulos fotovoltaicos.

Algunos módulos fotovoltaicos presentes en el mercado

'Energía fotovoltaica'

'Energía fotovoltaica'

'Energía fotovoltaica'

El módulo fotovoltaico es una estructura robusta y manejable sobre la que se colocan las células fotovoltaicas. Los módulos pueden tener diferentes tamaños (los más utilizados tienen superficies que van de los 0,5 m2 a los 1,3 m2) y constan normalmente de 36 células conectadas eléctricamente en serie.

Los módulos formados tienen una potencia que varía entre los 50Wp y los 150Wp, según el tipo y la eficiencia de las células que lo componen. Las características eléctricas principales de un módulo fotovoltaico se pueden resumir en las siguientes:

-          Potencia de Pico (Wp): potencia suministrada por el módulo en condiciones estándar STC (Radiación solar = 1000 W/m2; Temperatura = 25 °C; A.M. = 1,5).

-          Corriente nominal (A): corriente suministrada por el módulo en el punto de trabajo.

-          Tensión nominal (V): tensión de trabajo del módulo.

Generador fotovoltaico

'Energía fotovoltaica'

Está formado por el conjunto de los módulos fotovoltaicos, adecuadamente conectados en serie y en paralelo, con la combinación adecuada para obtener la corriente y el voltaje necesarios para una determinada aplicación. El elemento base es el módulo fotovoltaico.

Varios módulos ensamblados mecánicamente entre ellos forman el panel, mientras que módulos o paneles conectados eléctricamente en serie, para obtener la tensión nominal de generación, forman la rama. Finalmente, la conexión eléctrica en paralelo de muchas ramas constituye el campo.  

Los módulos fotovoltaicos que forman el generador, están montados sobre una estructura mecánica capaz de sujetarlos y que está orientada para optimizar la radiación solar.

La cantidad de energía producida por un generador fotovoltaico varía durante el año en función de la insolación de la localidad y de la latitud de la misma.

Para cada aplicación, el generador tendrá que ser dimensionado teniendo en cuenta los siguientes aspectos:

-          carga eléctrica,

-          potencia de pico,

-          posibilidad de conexión a la red eléctrica,

-          latitud del lugar y radiación solar media anual del mismo,

-          características arquitectónicas específicas del edificio,

-          características eléctricas especificas de la carga.

Sistemas fotovoltaicos

Se define como sistema fotovoltaico el conjunto de componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos que concurren para captar y transformar la energía solar disponible, transformándola en utilizable como energía eléctrica.

Estos sistemas, independientemente de su utilización y del tamaño de potencia, se pueden dividir en dos categorías:

-          aislados (stand alone )

-          conectados a la red (grid connected )

Los sistemas aislados, por el hecho de no estar conectados a la red eléctrica, normalmente están equipados con sistemas de acumulación de la energía producida. La acumulación es necesaria porque el campo fotovoltaico puede proporcionar energía sólo en las horas diurnas, mientras que a menudo la mayor demanda por parte del usuario se concentra en las horas de la tarde y de la noche. Durante la fase de insolación es, por tanto, necesario prever una acumulación de la energía no inmediatamente utilizada, que es proporcionada a la carga cuando la energía disponible es reducida e incluso nula.

Una configuración de este tipo implica que el campo fotovoltaico debe estar dimensionado de forma que permita, durante las horas de insolación, la alimentación de la carga y de la recarga de las baterías de acumulación.

Los sistemas conectados en red, en cambio, normalmente no tienen sistemas de acumulación, ya que la energía producida durante las horas de insolación es canalizada a la red eléctrica; al contrario, durante las horas de insolación escasa o nula, la carga viene alimentada por la red. Un sistema de este tipo, desde el punto de vista de la continuidad de servicio, resulta más fiable que uno no conectado a la red que, en caso de avería, no tiene posibilidad de alimentación alternativa.

En este caso, se pueden obtener sistemas de alta fiabilidad integrando el sistema aislado con una fuente energética tradicional, por ejemplo, diesel (sistema híbrido diesel-fotovoltaico).

La tarea de los sistemas conectados a la red es, por tanto, la de introducir en la red la mayor cantidad posible de energía.

La estructura física de un sistema fotovoltaico (aislado o conectado a la red)  puede ser muy diferente, pero normalmente se pueden distinguir tres elementos fundamentales:

-          el campo fotovoltaico

-          sistema de acondicionamiento de la potencia

-          sistema de adquisición de datos.

Es necesario tener en cuenta que en el caso especial de sistemas sin acumulación conectados en red, es la red misma la que desempeña la tarea de acumulador, de capacidad infinita. La carga la representa, en cambio, el usuario conectado a la red,  como sucede en cualquier otro sistema “grid connected”.

 

Sistemas fotovoltaicos conectados a la red

Los principales componentes que forman un sistema fotovoltaico “grid connected”  son:

-          Módulos fotovoltaicos

-          Inversor para la conexión a red

-          Dispositivo de intercambio con la red eléctrica

-          Contador de energía bidireccional

El inversor es uno de los componentes más importantes en los sistemas conectados a red, ya que maximiza la producción de corriente del dispositivo fotovoltaico y optimiza el paso de energía entre el módulo y la carga.

Es un dispositivo que transforma la energía continua producida por los módulos (12V, 24V, 48V, ..) en energía alterna (generalmente 220V), para alimentar el sistema y/o introducirla en la red, con la que trabaja en régimen de intercambio.

Los inversores para la conexión a la red eléctrica están equipados generalmente con un dispositivo electrónico que permite extraer la máxima potencia, paso por paso, del generador fotovoltaico. Este dispositivo sigue el punto de máxima potencia (MPPT) y tiene justamente la función de adaptar las características de producción del campo fotovoltaico a las exigencias de la carga.

El dispositivo de intercambio con la red sirve para que la energía eléctrica introducida en la red tenga todas las características requeridas por la misma.

Finalmente, el contador de energía mide la energía producida por el sistema fotovoltaico durante su periodo de funcionamiento.

'Energía fotovoltaica'

Criterios de diseño de un sistema fotovoltaico

* Verificación del lugar:

-          Presencia de sombras (vegetación, construcciones, alturas);

-          Nieblas o neblinas matutinas;

-          Precipitaciones en forma de nieve

-          Régimen de vientos.

Estas características determinan la ubicación del generador fotovoltaico, su exposición respecto al Sur geográfico, la mayor inclinación sobre el plano horizontal, y las características de las estructuras de soporte.

Cuantificación de la necesidad diaria de energía:

El parámetro a utilizar como punto de partida para el diseño de un sistema fotovoltaico es la energía requerida, entendida como:

Energía = Potencia  *  tiempo de utilización

Los consumos de los usuarios aislados o conectados a red que hay que alimentar con el sistema fotovoltaico tienen que ser considerados en términos de energía diaria requerida. Por ejemplo:

- 1 TV color  60W, utilizado  3 horas/día

- 2 Lámparas de 15 W, a alimentar durante 5 horas/día

Energía diaria total necesaria = 2*15W *5  horas/día + 1*60W*3 horas/día = 330 Wh/día

Elección de la inclinación de los módulos

La inclinación normalmente tiene que ser igual a la latitud del lugar, lo que es posible siempre que no haya exigencias de tipo arquitectónico que lo impidan.

Cálculo de la potencia de pico del generador fotovoltaico

La energía producida por un módulo es linealmente proporcional a la radiación solar incidente sobre la superficie de los módulos solares. Es, por tanto, necesario efectuar este cálculo basándose en las informaciones relativas a la radiación solar del lugar.

Un método de cálculo utilizado frecuentemente consiste en medir mediante tablas adecuadas, las HORAS EQUIVALENTES del lugar considerado y a la inclinación deseada de los módulos fotovoltaicos.

Se define como “HORA EQUIVALENTE” el período de tiempo en el que la radiación solar toma un valor igual a 1000 W/m2.

Esta metodología es utilizada en los cálculos de las dimensiones de una instalación  fotovoltaica para determinar la cantidad de energía producida diariamente por un módulo fotovoltaico(*). 

Con esta metodología de cálculo, conociendo el parámetro Hora-Equivalente mensual del lugar, es posible calcular la potencia de pico del generador fotovoltaico:

'Energía fotovoltaica'

Evaluación de las pérdidas de sistema

Es necesario tener en cuenta las pérdidas/caídas de tensión introducidas por los componentes que forman el sistema (baterías, regulador de carga, cables de conexión, etc.)

Suponiendo que las pérdidas totales del sistema sean aproximadamente del 30%, entonces es necesario aumentar en el mismo porcentaje la potencia de pico del generador fotovoltaico.

Cálculo de la potencia del inversor

La potencia del inversor se determina de forma diferente, según se trate de un sistema conectado a red o de un sistema aislado.

En el primer caso, la elección del inversor está determinada por las características del campo fotovoltaico. Por ello, el tipo de inversor que hay que utilizar se puede identificar una vez decidida la potencia del generador fotovoltaico y, por tanto, el número de módulos fotovoltaicos.

En el caso de un sistema aislado, en cambio, es necesario evaluar la potencia total máxima que tendrá que conectarse al inversor.

En concreto, teniendo en cuenta el ejemplo utilizado para la evaluación de la necesidad diaria de energía (punto 7.2.), se observa que:

Potencia total = 2*15W + 1*60W = 90 W

Lo que significa que hay que utilizar un inversor cuya potencia nominal sea superior a 90W.

Para la elección del inversor de sistemas aislados, es necesario también tener en cuenta la forma de la onda producida, ya que existen diferentes tipos en función de esta característica: 

-          de onda sinusoidal pura

-          de onda trapezoidal

-          de onda cuadrada

Los primeros son los que reproducen una forma de onda prácticamente idéntica a la de la red eléctrica y, por consiguiente, permiten alimentar cualquier tipo de carga. Los otros dos tipos puede que no alimenten de forma correcta cargas de tipo “electrónico”.

Diseño del sistema de acumulación (sólo para sistemas “aislados”)

En caso de bajos niveles de insolación, es evidente que el sistema fotovoltaico tiene una producción inferior a la obtenida en días con insolación óptima.

Es posible dimensionar la acumulación, de modo que se garantice una alimentación de la carga, incluso contando con un número máximo de días consecutivos con ausencia de insolación.

Costos de un sistema fotovoltaico

Los sistemas fotovoltaicos requieren una importante inversión de capital inicial, pero tienen unos gastos de manutención bajos.

El análisis de todos los aspectos económicos relativos a un sistema fotovoltaico es complejo. De hecho, es necesario tener en cuenta las siguientes consideraciones:

-          Cada aplicación tiene que ser contemplada en su contexto particular, evaluando condiciones locales como, por ejemplo, la normativa, la radiación solar, el espacio disponible, etc.

-          Para realizar una comparación correcta es necesario hablar de valor de la energía producida y no de coste de la energía. Esto es así porque la calidad de la energía producida por una fuente fotovoltaica no es la misma que la de las fuentes tradicionales (por el impacto ambiental, la intermitencia de la energía, etc.).

-          La vida útil de un generador fotovoltaico es de aproximadamente unos 25 años. Algunas empresas ofrecen garantías que duran incluso todo ese tiempo.

-          Existen casos en los que la conexión a la red eléctrica es difícil (refugios alpinos, casas aisladas, etc.).

Con el fin de dar una idea general de los costes de un sistema fotovoltaico, a continuación se apuntan algunas estimaciones del coste por kWp instalado:

-          Sistemas integrados en los edificios (o conectados a red)   ð   6.000 € /kWp (IVA no incluido)           

-          Sistemas para usuarios aislados                                      ð 10.000 € /kWp (IVA no incluido)    

En algunos casos, la inversión inicial se amortiza sólo por el hecho de que el coste para electrificar la zona es superior al de la instalación de un sistema solar fotovoltaico.

En muchas ocasiones, un sistema fotovoltaico presenta un coste por kWh producido notablemente superior al coste del kWh comprado de la red eléctrica. Por ello, la rentabilidad de la instalación de un sistema fotovoltaico depende mucho de las ayudas e incentivos por parte de las administraciones públicas.

De todos modos, para poder obtener un coste por kWh producido por un sistema fotovoltaico comparable al kWh comprado de la red, es necesario contar con la financiación de subvenciones en porcentaje muy elevado (superiores al 70-80%).