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Paneles fotovoltaicos o placas fotovoltaicas
Los paneles fotovoltaicos o placas fotovoltaicas, están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico porque la energía lumínica produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico capaz de generar una corriente.
Los materiales para celdas solares suelen ser silicio cristalino o arseniuro de galio. Los cristales de arseniuro de galio se fabrican especialmente para uso fotovoltaico, mientras que los cristales de silicio están disponibles en lingotes normalizados, más baratos, producidos principalmente para el consumo de la industria microelectrónica. El silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversión, pero también menor coste.
Cuando se expone a luz solar directa, una celda de silicio de 6 cm de diámetro puede producir una corriente de alrededor 0,5 A a 0,5 V (equivalente a un promedio de 90 W/m², en un campo de normalmente 50-150 W/m², dependiendo del brillo solar y la eficencia de la celda). El arseniuro de galio es más eficaz que el silicio, pero también más costoso.
Las células de silicio más empleadas en los paneles fotovoltaicos se puede dividir en tres subcategorías:
Las células de silicio monocristalino están constituidas por un único cristal de silicio. Este tipo de células presenta un color azul oscuro uniforme.
Las células de silicio policristalino (también llamado multicristalino) están constituidas por un conjunto de cristales de silicio, lo que explica que su rendimiento sea algo inferior al de las células monocristalinas. Se caracterizan por un color azul más intenso.
Las células de silicio amorfo. Son menos eficientes que las células de silicio cristalino pero también más baratas. Este tipo de células es, por ejemplo, el que se emplea en aplicaciones solares como relojes o calculadoras.
Los lingotes cristalinos se cortan en discos finos como una oblea, pulidos para eliminar posibles daños causados por el corte. Se introducen dopantes —impurezas añadidas para modificar las propiedades conductoras— en las obleas, y se depositan conductores metálicos en cada superficie: una fina rejilla en el lado donde da la luz solar y usualmente una hoja plana en el otro. Los paneles solares se construyen con estas celdas agrupadas en forma apropiada. Para protegerlos de daños, causados por radiación o por el manejo de estos, en la superficie frontal se los cubre con una cubierta de vidrio y se pegan sobre un sustrato —el cual puede ser un panel rígido o una manta blanda—. Se hacen conexiones eléctricas en serie-paralelo para fijar el voltaje total de salida. El pegamento y el sustrato deben ser conductores térmicos, ya que las celdas se calientan al absorber la energía infrarroja que no se convierte en electricidad. Debido a que el calentamiento de las celdas reduce la eficacia de operación es deseable minimizarlo. Los ensamblajes resultantes se llaman paneles solares.
Los materiales para celdas solares suelen ser silicio cristalino o arseniuro de galio. Los cristales de arseniuro de galio se fabrican especialmente para uso fotovoltaico, mientras que los cristales de silicio están disponibles en lingotes normalizados, más baratos, producidos principalmente para el consumo de la industria microelectrónica. El silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversión, pero también menor coste.
Cuando se expone a luz solar directa, una celda de silicio de 6 cm de diámetro puede producir una corriente de alrededor 0,5 A a 0,5 V (equivalente a un promedio de 90 W/m², en un campo de normalmente 50-150 W/m², dependiendo del brillo solar y la eficencia de la celda). El arseniuro de galio es más eficaz que el silicio, pero también más costoso.
Las células de silicio más empleadas en los paneles fotovoltaicos se puede dividir en tres subcategorías:
Las células de silicio monocristalino están constituidas por un único cristal de silicio. Este tipo de células presenta un color azul oscuro uniforme.
Las células de silicio policristalino (también llamado multicristalino) están constituidas por un conjunto de cristales de silicio, lo que explica que su rendimiento sea algo inferior al de las células monocristalinas. Se caracterizan por un color azul más intenso.
Las células de silicio amorfo. Son menos eficientes que las células de silicio cristalino pero también más baratas. Este tipo de células es, por ejemplo, el que se emplea en aplicaciones solares como relojes o calculadoras.
Los lingotes cristalinos se cortan en discos finos como una oblea, pulidos para eliminar posibles daños causados por el corte. Se introducen dopantes —impurezas añadidas para modificar las propiedades conductoras— en las obleas, y se depositan conductores metálicos en cada superficie: una fina rejilla en el lado donde da la luz solar y usualmente una hoja plana en el otro. Los paneles solares se construyen con estas celdas agrupadas en forma apropiada. Para protegerlos de daños, causados por radiación o por el manejo de estos, en la superficie frontal se los cubre con una cubierta de vidrio y se pegan sobre un sustrato —el cual puede ser un panel rígido o una manta blanda—. Se hacen conexiones eléctricas en serie-paralelo para fijar el voltaje total de salida. El pegamento y el sustrato deben ser conductores térmicos, ya que las celdas se calientan al absorber la energía infrarroja que no se convierte en electricidad. Debido a que el calentamiento de las celdas reduce la eficacia de operación es deseable minimizarlo. Los ensamblajes resultantes se llaman paneles solares.
Inversor solar
El inversor solar es un convertidor de corriente que se encarga de transformar la energía producida por las placas solares en energía útil para el consumo diario. Además, el inversor fotovoltaico también optimizará la producción fotovoltaica de la instalación solar, permitiendo obtener el máximo rendimiento de cada uno de los paneles solares del sistema de autoconsumo fotovoltaico.
Los paneles solares transforman la energía solar en corriente continua. Es aquí donde entra en juego el papel del inversor fotovoltaico ya que la corriente continua no es válida para el consumo eléctrico. Por ello, el convertidor de corriente adecua su onda y la frecuencia transformándola en alterna y habilitando su uso.
Los inversores solares tienen unas dimensiones de aproximadamente 50 - 70 * 40 - 60 cm (en función del modelo), por lo que pueden ser fácilmente instalados. Asimismo, estos componentes no suponen ningún tipo de riesgo para las personas.
¿Qué características debe cumplir un inversor solar?
- Potencia máxima de transformación: es la cantidad de energía máxima que nuestro inversor puede transformar, puede venir expresada tanto en W como en VA. A pesar de que los inversores tienen unos márgenes de seguridad mayores a la capacidad marcada, es conveniente elegir un modelo de inversor adecuado para la instalación.
- Sistemas de protección: los inversores solares deben ser capaces de detener la producción en caso de corto circuito, caída de la red o fallo de algún componente. Si no es posible, debemos instalar un sistema de apagado por separado.
- Optimización: El inversor debe optimizar la producción solar independientemente de las sombras o el tipo de panel instalado. Por ello, debemos evaluar qué inversor es más apropiado para nuestra vivienda.
- Registro de los datos: la recopilación de los datos de producción nos permitirá verificar el correcto funcionamiento de nuestra instalación y, en el caso de que lo hubiera, solucionar el problema.
¿Qué tipos de inversores solares existen? Entre los inversores solares, encontraremos diferentes tipos en función de si es un sistema conectado a la red eléctrica o, por el contrario, es una instalación fotovoltaica aislada. A la hora de elegir el modelo que necesitamos, es importante tener en cuenta los siguientes parámetros:
▷ Potencia instalada: la potencia de salida del inversor determinará la potencia máxima que podemos tener instalada en nuestra vivienda. Por tanto, si pensamos ampliar el sistema de autoconsumo en un futuro, es importante seleccionar un modelo de inversor que permita el incremento de potencia.
▷ Ubicación de los paneles solares: la orientación e inclinación de los paneles solares, así como la presencia de sombras afectarán en la producción fotovoltaica. Por ello, en el caso de que la producción sea diferente en unos módulos que en otros, es importante seleccionar un modelo que permita obtener la potencia de manera individual por cada panel.
▷ Similitud entre paneles: si tenemos diferentes tipos de paneles o placas más antiguas que otras, no podemos utilizar un inversor que limite la producción de la instalación al panel con el rendimiento más bajo. En este caso, es conveniente evitar los inversores de cadena (string).
▷ Presupuesto: los inversores más avanzados y que ofrecen mejores prestaciones, son los que cuentan con un precio más elevado. Por ello, es importante analizar que tipo de inversor necesita nuestra instalación antes de tomar la decisión.
▷ Ampliación de la instalación: en el caso de que pensemos en ampliar la instalación en el futuro, debemos seleccionar un inversor fotovoltaico que no tenga limitaciones de potencia o elegir un modelo cuya potencia pueda satisfacer necesidades futuras.
Baterías
1. Para qué sirve una batería
Las baterías para energía solar o acumuladores son los encargados del almacenamiento energético, para poder suministrar energía independientemente de la producción eléctrica del generador fotovoltaico en ese preciso momento (como por ejemplo por la noche y en días nublados).
2. Cómo es una batería
Se compone esencialmente de dos electrodos sumergidos en un electrolito donde se producen reacciones químicas debidas a su carga y su descarga.
3. Unidad de medida de la capacidad de las baterías (Ah)
Se define la capacidad de una batería como la cantidad de electricidad que puede obtenerse durante una descarga completa de la batería plenamente llena. Esta capacidad se mide en amperios/hora (Ah), para un determinado tiempo de descarga.
Por ejemplo, cuando nos definen la capacidad de una batería dándonos el dato de capacidad en C20, nos están diciendo la cantidad de carga que es posible extraer en una batería en 20 horas a una temperatura de 20ºC hasta que la tensión entre sus terminales llegue a 1,8V por vaso. Si el tiempo de descarga es muy corto, la capacidad de la batería disminuye, mientras si el tiempo de descarga aumenta haciéndose más lenta, la capacidad de la batería aumenta. Así, si tenemos un acumulador C100=250Ah, significa que la batería puede darnos 250A durante 100horas.
Los fabricantes suelen dar la capacidad de una misma batería en diferentes tiempos de descarga. Normalmente para los cálculos se utiliza la capacidad en C100.
Tipos de baterías para instalaciones solares
Ejemplo de datos dados por fabricante para la batería monoblock Power 250
4. Profundidad de descarga de las baterías para energía solar
Se denomina así al cociente entre la carga extraída de una batería y su capacidad nominal, en tanto por ciento. Por ejemplo, una batería de 250 Ah que se ha sometido a una descarga de 100Ah, esto significa que la profundidad de descarga que se la sometido es del 40% del total de la batería.
5. Vida útil de la batería
Cuando se habla de la vida útil de una batería se da el número de ciclos de carga y descarga que puede ser sometida a una determinada profundidad de descarga. Además, la vida de la batería es proporcional a la profundidad de descarga habitual. Por ejemplo una batería monoblock que tenga una vida útil de 180 ciclos a una profundidad de descarga del 80%, si las descargas se reducen a un 30% la vida útil de esa misma batería aumentará a más de 1000 ciclos.
Vida util de las baterías para instalaciones solares
Las temperaturas elevadas tienen una influencia muy negativa en la vida de una batería.
6. Tipos de baterías
a) Baterías Monoblock
Las baterías Monoblock están destinadas a pequeñas instalaciones solares y donde se busque una relación calidad-precio equilibrada.
Este tipo de baterías es adecuada para utilizar en pequeñas instalaciones fotovoltaicas aisladas (por ejemplo: con iluminación, televisor, ordenador y frigorífico) y que no lleven motores.
Este tipo de baterías es la más barata y más sencilla.
También denominada “batería monoblock de plomo-ácido inundada tradicional” o «baterías monoblock de plomo-ácido abiertas», en base a la tecnología utilizada en la fabricación de la batería.
Al tener evaporación de gases, las baterías monoblock necesitan mantenimiento anual del nivel de electrolito y no pueden ser instaladas en caravanas, ni en lugares cerrados sin ventilación.
b) Baterías de Ciclo Profundo
Las denominadas baterías de ciclo profundo tienen un formato similar a las monoblock, pero son un poco más grandes y están pensadas para instalaciones solares de uso diario, pues tienen una durabilidad 3-4 veces mayor que una monoblock, pudiendo llegar hasta los 6-7 años de vida.
Por tanto, las baterías de ciclo profundo pueden ser la mejor opción para instalaciones solares con consumos medios y utilización todo el año, donde la durabilidad de la batería también sea un factor importante.
La característica principal de las baterías de ciclo profundo es su capacidad para soportar numerosas descargas completas sin merma de su vida útil, ni dañar la batería, lo cual no es habitual es otros tipos de baterías.
c) Baterías AGM
Las baterías de AGM tienen el electrolito inmovilizado y unas válvulas de regulación de gases para evitar pérdidas, por eso se llaman “sin mantenimiento”. Tienen una duración media medida en número de ciclos de carga-descarga a una misma profundidad de descarga más elevada que las baterías monoblock.
A diferencia del resto de tipos de baterías, en las baterías AGM el ácido es absorbido entre las placas e inmovilizado por medio de unas alfombrillas o esteras de fibra de vidrio muy fina.
Las características que le otorga estos separadores y la forma de diseño y ensamblaje de la batería, convierte a las baterías AGM en una batería segura, que resiste las vibraciones y golpes, y donde no se derramará electrolito.
La batería AGM está pensada para pequeñas instalaciones fotovoltaicas en las que realizar el mantenimiento sería muy difícil o costoso.
También se recomienda su uso en lugares:
Donde la resistencia a golpes y vibraciones es importante
Donde no se puede tolerar el derrame de ácido por fugas, vuelcos o roturas
Donde las baterías pueden estar sujetas a congelación (-4 ºC).
En general, en cualquier lugar donde necesite una batería segura totalmente sellada por razones de seguridad o ambientales y consumos altos: sillas de ruedas, energía de reserva médica, dentro de vehículos recreativos, carritos de golf, motocicletas, sistemas UPS de sala de ordenadores o en espacios cerrados en embarcaciones, caravanas, autocaravanas, aviación.
Son muchas las ventajas de las Baterías AGM, son más rápidas que las Monoblock y pueden hacer frente a motores de arranque sin dañarse.
Entre otras ventajas de las AGM destacan:
Larga Vida útil, incluso sometiéndolas a ciclos de descarga profundos
Alta potencia: Al tener mayor carga y una mayor capacidad de ciclos de carga-descarga.
Potencia de arranque superior: Las baterías AGM son adecuadas para la entrega a corto plazo de altas corrientes
Rapidez de carga: Tiempo de carga 5 veces más rápido que las baterías convencionales
Carcasa sellada y a prueba de derrames
Resistente a golpes y vibraciones
No emiten hidrógeno cuando se cargan, por lo que no necesitan ventilación y puede utilizarse en ambientes cerrados
Fácil transporte: selladas de manera que se pueden transportar de forma segura y sin restricciones por peligrosidad
Más ligeras de peso que las baterías de ácido-plomo normales
Retiene agua por más tiempo
Funcionan a una capacidad óptima en un amplio rango de temperaturas:
Recomendadas para ambientes fríos, tienen un buen comportamiento a bajas temperaturas.
En ambientes cálidos, resisten mejor el deterioro, asegurando un voltaje estable
d) Baterías estacionarias
Estas baterías tienen una larga vida útil, son perfectas para instalaciones que requieran un consumo diario y durante largos períodos de tiempo. Estas baterías están compuestas por 6 vasos de 2v cada uno, pueden acumular grandes cantidades de energía (las hay en una amplia gama de diferentes capacidades).
e) Baterías litio
Ocupan poco espacio, pesan poco y no emiten gases. También por tanto se pueden poner en cualquier sitio, el tiempo de carga es el más rápido. Se pueden realizar descargas totales sin verse su vida intensamente afectada. La desventaja que actualmente tiene este tipo de baterías es su elevado costo. Sin embargo en un futuro se cree que los fabricantes lo puedan optimizar.
Las baterías para energía solar o acumuladores son los encargados del almacenamiento energético, para poder suministrar energía independientemente de la producción eléctrica del generador fotovoltaico en ese preciso momento (como por ejemplo por la noche y en días nublados).
2. Cómo es una batería
Se compone esencialmente de dos electrodos sumergidos en un electrolito donde se producen reacciones químicas debidas a su carga y su descarga.
3. Unidad de medida de la capacidad de las baterías (Ah)
Se define la capacidad de una batería como la cantidad de electricidad que puede obtenerse durante una descarga completa de la batería plenamente llena. Esta capacidad se mide en amperios/hora (Ah), para un determinado tiempo de descarga.
Por ejemplo, cuando nos definen la capacidad de una batería dándonos el dato de capacidad en C20, nos están diciendo la cantidad de carga que es posible extraer en una batería en 20 horas a una temperatura de 20ºC hasta que la tensión entre sus terminales llegue a 1,8V por vaso. Si el tiempo de descarga es muy corto, la capacidad de la batería disminuye, mientras si el tiempo de descarga aumenta haciéndose más lenta, la capacidad de la batería aumenta. Así, si tenemos un acumulador C100=250Ah, significa que la batería puede darnos 250A durante 100horas.
Los fabricantes suelen dar la capacidad de una misma batería en diferentes tiempos de descarga. Normalmente para los cálculos se utiliza la capacidad en C100.
Tipos de baterías para instalaciones solares
Ejemplo de datos dados por fabricante para la batería monoblock Power 250
4. Profundidad de descarga de las baterías para energía solar
Se denomina así al cociente entre la carga extraída de una batería y su capacidad nominal, en tanto por ciento. Por ejemplo, una batería de 250 Ah que se ha sometido a una descarga de 100Ah, esto significa que la profundidad de descarga que se la sometido es del 40% del total de la batería.
5. Vida útil de la batería
Cuando se habla de la vida útil de una batería se da el número de ciclos de carga y descarga que puede ser sometida a una determinada profundidad de descarga. Además, la vida de la batería es proporcional a la profundidad de descarga habitual. Por ejemplo una batería monoblock que tenga una vida útil de 180 ciclos a una profundidad de descarga del 80%, si las descargas se reducen a un 30% la vida útil de esa misma batería aumentará a más de 1000 ciclos.
Vida util de las baterías para instalaciones solares
Las temperaturas elevadas tienen una influencia muy negativa en la vida de una batería.
6. Tipos de baterías
a) Baterías Monoblock
Las baterías Monoblock están destinadas a pequeñas instalaciones solares y donde se busque una relación calidad-precio equilibrada.
Este tipo de baterías es adecuada para utilizar en pequeñas instalaciones fotovoltaicas aisladas (por ejemplo: con iluminación, televisor, ordenador y frigorífico) y que no lleven motores.
Este tipo de baterías es la más barata y más sencilla.
También denominada “batería monoblock de plomo-ácido inundada tradicional” o «baterías monoblock de plomo-ácido abiertas», en base a la tecnología utilizada en la fabricación de la batería.
Al tener evaporación de gases, las baterías monoblock necesitan mantenimiento anual del nivel de electrolito y no pueden ser instaladas en caravanas, ni en lugares cerrados sin ventilación.
b) Baterías de Ciclo Profundo
Las denominadas baterías de ciclo profundo tienen un formato similar a las monoblock, pero son un poco más grandes y están pensadas para instalaciones solares de uso diario, pues tienen una durabilidad 3-4 veces mayor que una monoblock, pudiendo llegar hasta los 6-7 años de vida.
Por tanto, las baterías de ciclo profundo pueden ser la mejor opción para instalaciones solares con consumos medios y utilización todo el año, donde la durabilidad de la batería también sea un factor importante.
La característica principal de las baterías de ciclo profundo es su capacidad para soportar numerosas descargas completas sin merma de su vida útil, ni dañar la batería, lo cual no es habitual es otros tipos de baterías.
c) Baterías AGM
Las baterías de AGM tienen el electrolito inmovilizado y unas válvulas de regulación de gases para evitar pérdidas, por eso se llaman “sin mantenimiento”. Tienen una duración media medida en número de ciclos de carga-descarga a una misma profundidad de descarga más elevada que las baterías monoblock.
A diferencia del resto de tipos de baterías, en las baterías AGM el ácido es absorbido entre las placas e inmovilizado por medio de unas alfombrillas o esteras de fibra de vidrio muy fina.
Las características que le otorga estos separadores y la forma de diseño y ensamblaje de la batería, convierte a las baterías AGM en una batería segura, que resiste las vibraciones y golpes, y donde no se derramará electrolito.
La batería AGM está pensada para pequeñas instalaciones fotovoltaicas en las que realizar el mantenimiento sería muy difícil o costoso.
También se recomienda su uso en lugares:
Donde la resistencia a golpes y vibraciones es importante
Donde no se puede tolerar el derrame de ácido por fugas, vuelcos o roturas
Donde las baterías pueden estar sujetas a congelación (-4 ºC).
En general, en cualquier lugar donde necesite una batería segura totalmente sellada por razones de seguridad o ambientales y consumos altos: sillas de ruedas, energía de reserva médica, dentro de vehículos recreativos, carritos de golf, motocicletas, sistemas UPS de sala de ordenadores o en espacios cerrados en embarcaciones, caravanas, autocaravanas, aviación.
Son muchas las ventajas de las Baterías AGM, son más rápidas que las Monoblock y pueden hacer frente a motores de arranque sin dañarse.
Entre otras ventajas de las AGM destacan:
Larga Vida útil, incluso sometiéndolas a ciclos de descarga profundos
Alta potencia: Al tener mayor carga y una mayor capacidad de ciclos de carga-descarga.
Potencia de arranque superior: Las baterías AGM son adecuadas para la entrega a corto plazo de altas corrientes
Rapidez de carga: Tiempo de carga 5 veces más rápido que las baterías convencionales
Carcasa sellada y a prueba de derrames
Resistente a golpes y vibraciones
No emiten hidrógeno cuando se cargan, por lo que no necesitan ventilación y puede utilizarse en ambientes cerrados
Fácil transporte: selladas de manera que se pueden transportar de forma segura y sin restricciones por peligrosidad
Más ligeras de peso que las baterías de ácido-plomo normales
Retiene agua por más tiempo
Funcionan a una capacidad óptima en un amplio rango de temperaturas:
Recomendadas para ambientes fríos, tienen un buen comportamiento a bajas temperaturas.
En ambientes cálidos, resisten mejor el deterioro, asegurando un voltaje estable
d) Baterías estacionarias
Estas baterías tienen una larga vida útil, son perfectas para instalaciones que requieran un consumo diario y durante largos períodos de tiempo. Estas baterías están compuestas por 6 vasos de 2v cada uno, pueden acumular grandes cantidades de energía (las hay en una amplia gama de diferentes capacidades).
e) Baterías litio
Ocupan poco espacio, pesan poco y no emiten gases. También por tanto se pueden poner en cualquier sitio, el tiempo de carga es el más rápido. Se pueden realizar descargas totales sin verse su vida intensamente afectada. La desventaja que actualmente tiene este tipo de baterías es su elevado costo. Sin embargo en un futuro se cree que los fabricantes lo puedan optimizar.
Regulador de carga
El regulador de carga es un dispositivo electrónico cuya función es controlar el estado de carga de las baterías para garantizar que se realiza un llenado óptimo y así alargar su vida útil.
El regulador de carga solar se instala entre el campo fotovoltaico y las baterías y se encarga de controlar el flujo de energía que circula entre los dos elementos. Este control del tránsito de energía se produce gracias al control de los parámetros de intensidad (I) y voltaje (v) a lo largo del tiempo que dura cada etapa de carga.
Recordamos que las baterías precisan de varias etapas de carga que varían en parámetros de voltaje e intensidad en función del modelo que se utilice. Puedes leer el blog sobre las etapas de carga de una batería.
Características de los reguladores de carga
- El regulador se configura para la batería que tenga conectada y aplicará el algoritmo adecuado que maximizará la vida útil del acumulador.
- También protege la batería contra las posibles sobrecargas y voltajes excesivos, compensando un voltaje superior desde el campo fotovoltaico para que la batería no se dañe en función del estado de carga en el que se encuentre en cada momento.
- Los reguladores en función del fabricante se pueden complementar con pantallas externas, dispositivos de comunicación, o bien se encuentra integrado en el propio inversor si es del tipo 3 en 1.
Tipos de reguladores de carga
El regulador de carga dirige y controla la cantidad de energía que discurre entre la batería y las placas solares. Hay dos tipos: el regulador de carga PWM y el MPPT.
Regulador de carga PWM
Realiza una modulación por pulsos y únicamente trabaja de corte de paso de energía entre los paneles y las baterías cuando se han cargado completamente. Para su correcto funcionamiento debe contar con el mismo voltaje nominal en los paneles solares y en las baterías, es decir, si tenemos una batería 12V, solo la podremos cargar con un panel de 12V. Se hace trabajar al panel solar al voltaje que tenga la batería en esa etapa de carga, un punto de trabajo que no coincide con la máxima intensidad que puede aportar el panel, por ello no aprovechan toda la producción solar y son más económicos.
Si necesitamos más potencia de carga podremos conectar más paneles de 12V pero en paralelo para no sumar voltaje.
Con el regulador de carga PWM, los módulos trabajan a la tensión que esté cargada la batería, lo cual se traduce en pérdidas de energía. En cuanto la batería llega a la tensión señalada, comienza a impedir el contacto entre los módulos y la batería para evitar una sobrecarga -lo que se denomina fase de absorción-, pero así se produce un descenso de rendimiento energético, lo que supone un gran obstáculo. Sus ventajas recaen en su precio y su facilidad de transporte por su escaso peso.
Regulador de carga MPPT
También llamados maximizadores, dado que su funcionamiento aprovecha la máxima producción del panel solar para la carga de la batería. Además de cortar el paso de corriente hacia la batería cuando se encuentra cargada, este tipo de regulador recibe la producción máxima del panel haciéndolo trabajar en su punto máximo. Internamente ajusta ese voltaje, que siempre es superior al requerido por la batería al voltaje necesario con una gran eficiencia en la conversión, ganando intensidad conservando la potencia total de producción. Resulta la mejor opción para sacar todo el partido a los paneles solares y su sobrecoste compensa con creces su superior capacidad de producción. Aunque pueden trabajar con paneles y baterías en la misma tensión nominal, su funcionamiento es más eficiente si aumentamos la tensión del campo fotovoltaico.
La diferencia respecto al PWM, es que el regulador MPPT incluye un controlador del punto de máxima potencia (Maximum Power Point Tracking , de ahí sus siglas) y un transformador CC-CC (que convierte la corriente continua de alta tensión a corriente continua de más baja tensión a la hora de la carga de la batería). Este regulador trabaja con los módulos a la tensión que más se adecúe en el momento para así extraer la máxima potencia o limitarla en fases de absorción o flotación (fase en que el regulador ha de mantener la batería cargada y evita sobrecargas y descargas).
Es por ello que el regulador MPPT resulta más provechoso, ya que se le acoplan más módulos fotovoltaicos que no pueden hacerlo al PWM por incompatibilidad de tensiones y éstos rinden más. Sin embargo, si vamos a trabajar con un campo fotovoltaico de baja potencia, también podemos usar el regulador de carga PWM.
¿Cómo elegir el regulador de carga?
Un regulador PWM ofrece varias cifras: Voltaje de trabajo (12, 24, 48) e intensidad (10, 20, 30… amperios). Un sistema a 12V solo lo podremos cargar con paneles de esa tensión, y jamás deberemos sobrepasar la intensidad que producen los paneles que conectemos en paralelo con la potencia nominal que nos indica el regulador.
Un regulador MPPT ofrece 3 cifras: voltaje de trabajo en baterías, voltaje máximo de trabajo en paneles e intensidad de carga hacia baterías. No deberemos sobrepasar bajo ninguna condición el voltaje de trabajo en paneles, que nos permitirá organizar su conexión del modo que siempre sea superior al voltaje de baterías y fijándonos en la ficha de datos del panel en la cifra VOC. Por otro lado, la intensidad de carga hacia baterías nos indicará la potencia total en paneles que puede gestionar el regulador, si son 200W a 12V, serán 400W a 24V. La cifra en potencia instalada se puede sobrepasar, limitando el regulador a la potencia máxima que es capaz de cargar.
Por último, deberemos tener en cuenta que hay paneles que únicamente realizarán una carga correcta de baterías si empleamos un regulador MPPT y los conectamos por parejas o tríos ya que en determinadas condiciones no producirán voltaje suficiente para la carga completa de la batería, estropeándola prematuramente.
Nuestra recomendación es seguir las instrucciones del fabricante y consultarnos ante cualquier duda ya que muchas de las averías en sistemas solares se producen por una mala conexión entre los paneles y el regulador de carga.
El regulador de carga solar se instala entre el campo fotovoltaico y las baterías y se encarga de controlar el flujo de energía que circula entre los dos elementos. Este control del tránsito de energía se produce gracias al control de los parámetros de intensidad (I) y voltaje (v) a lo largo del tiempo que dura cada etapa de carga.
Recordamos que las baterías precisan de varias etapas de carga que varían en parámetros de voltaje e intensidad en función del modelo que se utilice. Puedes leer el blog sobre las etapas de carga de una batería.
Características de los reguladores de carga
- El regulador se configura para la batería que tenga conectada y aplicará el algoritmo adecuado que maximizará la vida útil del acumulador.
- También protege la batería contra las posibles sobrecargas y voltajes excesivos, compensando un voltaje superior desde el campo fotovoltaico para que la batería no se dañe en función del estado de carga en el que se encuentre en cada momento.
- Los reguladores en función del fabricante se pueden complementar con pantallas externas, dispositivos de comunicación, o bien se encuentra integrado en el propio inversor si es del tipo 3 en 1.
Tipos de reguladores de carga
El regulador de carga dirige y controla la cantidad de energía que discurre entre la batería y las placas solares. Hay dos tipos: el regulador de carga PWM y el MPPT.
Regulador de carga PWM
Realiza una modulación por pulsos y únicamente trabaja de corte de paso de energía entre los paneles y las baterías cuando se han cargado completamente. Para su correcto funcionamiento debe contar con el mismo voltaje nominal en los paneles solares y en las baterías, es decir, si tenemos una batería 12V, solo la podremos cargar con un panel de 12V. Se hace trabajar al panel solar al voltaje que tenga la batería en esa etapa de carga, un punto de trabajo que no coincide con la máxima intensidad que puede aportar el panel, por ello no aprovechan toda la producción solar y son más económicos.
Si necesitamos más potencia de carga podremos conectar más paneles de 12V pero en paralelo para no sumar voltaje.
Con el regulador de carga PWM, los módulos trabajan a la tensión que esté cargada la batería, lo cual se traduce en pérdidas de energía. En cuanto la batería llega a la tensión señalada, comienza a impedir el contacto entre los módulos y la batería para evitar una sobrecarga -lo que se denomina fase de absorción-, pero así se produce un descenso de rendimiento energético, lo que supone un gran obstáculo. Sus ventajas recaen en su precio y su facilidad de transporte por su escaso peso.
Regulador de carga MPPT
También llamados maximizadores, dado que su funcionamiento aprovecha la máxima producción del panel solar para la carga de la batería. Además de cortar el paso de corriente hacia la batería cuando se encuentra cargada, este tipo de regulador recibe la producción máxima del panel haciéndolo trabajar en su punto máximo. Internamente ajusta ese voltaje, que siempre es superior al requerido por la batería al voltaje necesario con una gran eficiencia en la conversión, ganando intensidad conservando la potencia total de producción. Resulta la mejor opción para sacar todo el partido a los paneles solares y su sobrecoste compensa con creces su superior capacidad de producción. Aunque pueden trabajar con paneles y baterías en la misma tensión nominal, su funcionamiento es más eficiente si aumentamos la tensión del campo fotovoltaico.
La diferencia respecto al PWM, es que el regulador MPPT incluye un controlador del punto de máxima potencia (Maximum Power Point Tracking , de ahí sus siglas) y un transformador CC-CC (que convierte la corriente continua de alta tensión a corriente continua de más baja tensión a la hora de la carga de la batería). Este regulador trabaja con los módulos a la tensión que más se adecúe en el momento para así extraer la máxima potencia o limitarla en fases de absorción o flotación (fase en que el regulador ha de mantener la batería cargada y evita sobrecargas y descargas).
Es por ello que el regulador MPPT resulta más provechoso, ya que se le acoplan más módulos fotovoltaicos que no pueden hacerlo al PWM por incompatibilidad de tensiones y éstos rinden más. Sin embargo, si vamos a trabajar con un campo fotovoltaico de baja potencia, también podemos usar el regulador de carga PWM.
¿Cómo elegir el regulador de carga?
Un regulador PWM ofrece varias cifras: Voltaje de trabajo (12, 24, 48) e intensidad (10, 20, 30… amperios). Un sistema a 12V solo lo podremos cargar con paneles de esa tensión, y jamás deberemos sobrepasar la intensidad que producen los paneles que conectemos en paralelo con la potencia nominal que nos indica el regulador.
Un regulador MPPT ofrece 3 cifras: voltaje de trabajo en baterías, voltaje máximo de trabajo en paneles e intensidad de carga hacia baterías. No deberemos sobrepasar bajo ninguna condición el voltaje de trabajo en paneles, que nos permitirá organizar su conexión del modo que siempre sea superior al voltaje de baterías y fijándonos en la ficha de datos del panel en la cifra VOC. Por otro lado, la intensidad de carga hacia baterías nos indicará la potencia total en paneles que puede gestionar el regulador, si son 200W a 12V, serán 400W a 24V. La cifra en potencia instalada se puede sobrepasar, limitando el regulador a la potencia máxima que es capaz de cargar.
Por último, deberemos tener en cuenta que hay paneles que únicamente realizarán una carga correcta de baterías si empleamos un regulador MPPT y los conectamos por parejas o tríos ya que en determinadas condiciones no producirán voltaje suficiente para la carga completa de la batería, estropeándola prematuramente.
Nuestra recomendación es seguir las instrucciones del fabricante y consultarnos ante cualquier duda ya que muchas de las averías en sistemas solares se producen por una mala conexión entre los paneles y el regulador de carga.
Tipos de recarga de vehículo eléctrico
Particulares y garajes comunitarios.Recarga convencional 2,3 KW - 7,5 KW (de 3-10 horas) El tipo de recarga más extendido en casas particulares oscilará entre 2,3 KW y 7.5 KW (de 3 a 10 horas). Ideal para carga nocturna, cuando el precio de la electricidad es más bajo. El tiempo de carga dependerá de tres factores: el tamaño de la batería, la potencia del punto de carga y la potencia máxima a la que el coche eléctrico puede ser cargado.
Normalmente no será necesario aumentar la potencia contratada ya que no siempre vamos a necesitar una recarga completa, y para un uso diario de unos 100 km bastará con 4-6 horas de recarga a 3.7 KW.
Empresas y administraciones.
Recarga semi-rápida 7,5 KW - 22 KW (de 1 a 3 horas) Recomendable para empresas o administraciones públicas o parking de grandes superficies que tienen contratada potencia suficiente. Es posible instalar puntos de recargas que ofrecen hasta 50 KW de potencia que dependiendo del tamaño de tu batería y de la potencia máxima de entrada del vehículo, pueden hacer una recarga completa en menos de 1 hora.
Lo normal será encontrar puntos de recarga que oscilen entre los 7.5 KW (3-4 horas para carga completa) y los 22 KW (algo más de 1 hora para carga completa).
Por lo tanto estamos ante una solución óptima para recargar tu coche mientras te encuentras trabajando o para la flota de vehículos de tu empresa u oficina.
Administración, parking público y gasolineras.
Recarga rápida 50 KW - 100 KW (entre 10 y 20 minutos) Debido a la potencia necesaria, no es recomendable para usos particulares, pero si para puntos de recarga de aparcamientos públicos, servicios en vía pública o gasolineras. Dependiendo del vehículo emplea corriente continua o alterna para aportar una potencia de salida que puede ser de 100 KW para realizar una carga completa en 10-20 minutos.
Hay que recordar que los tiempos de carga son muy variables según los diferentes modelos de vehículos, ya que además del tamaño de la batería, suele ser el propio coche el que marca la potencia máxima al que puede ser cargado. La mayoría de baterías actuales admiten una potencia máxima de 50 KW, aunque cada vez más modelos admiten cargas a 100 KW.
Tejado o cubierta
Las cubiertas son necesarias para proteger los distintos tipos de edificios de los diferentes fenómenos meteorológicos (lluvia, nieve, frío, calor).
Tipos de cubierta
Se suele distinguir entre dos tipos: la cubierta inclinada, y la cubierta plana, diferenciándose entre sí por su inclinación respecto al plano del suelo, poco inclinada en el segundo caso.
Ambos tipos de cubierta tienen una gran tradición en la arquitectura; las inclinadas se utilizaban más en climas principalmente lluviosos pues permiten desalojar el agua por simple gravedad, y las planas en climas más secos, donde el problema de la lluvia es episódico y el de nieve casi desconocido; las cubiertas en forma de terraza tienen aprovechamiento o habitabilidad en las noches de las épocas más cálidas, incluso para dormir al aire libre.
A medida que se han ido mejorando los sistemas de impermeabilización, la cubierta plana se ha extendido a climas lluviosos también. Por ello la cubierta plana se ha convertido en característica de un tipo de arquitectura iniciada a principios del siglo xx en los países lluviosos del norte de Europa, llamada Movimiento Moderno, países de gran tradición en cubiertas inclinadas, donde las planas resultaban chocantes. La ventaja que le atribuye este movimiento, en esos países muy fríos, es el de dejar la nieve acumulada sobre la cubierta formando un "revestimiento" aislante del frío. Antes no se hacía porque su peso producía graves problemas, como hundimientos frecuentes en las cubiertas de poca pendiente, y se hacían con gran pendiente, para que la nieve resbalase hacia el suelo. El Movimiento Moderno aprovecha los mejores conocimientos sobre cálculo de estructuras y sistemas más modernos de construcción.
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