Una visión general de las ideas principales detrás de las fuentes de energía fotovoltaica.
Clasificación sistemática en grupos
Existen dos tipos de sistemas fotovoltaicos: los que funcionan sin estar conectados a la red eléctrica y los que sí lo están.
1. Un sistema fotovoltaico independiente también se conoce como opción fuera de la red. Un módulo de células solares, un motor y un acumulador conforman las partes principales del sistema. Es necesario instalar un convertidor de CA para alimentar una carga que utilice corriente alterna (CA). Las plantas fotovoltaicas autónomas incluyen una variedad de sistemas de energía autosuficientes, como sistemas solares domésticos, sistemas de energía para aldeas rurales y sistemas fotovoltaicos con baterías de almacenamiento. Estos sistemas pueden funcionar de forma independiente y se utilizan para diversas aplicaciones, como alimentar señales de contacto, proteger contra descargas eléctricas y alumbrar las calles con energía solar.
2. Una opción de energía conectada a la red convierte la energía de corriente continua producida por los paneles solares en energía de corriente alterna que funciona con la red eléctrica de la ciudad. Esto permite la conexión directa a la red pública. Estas unidades se denominan "conectadas a la red" y pueden o no tener baterías. El sistema de energía conectado a la red y con acumuladores se puede programar fácilmente para conectarse o desconectarse de la red según sea necesario. Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red para hogares suelen tener acumuladores. Los sistemas más grandes, por otro lado, suelen tener sistemas fotovoltaicos conectados a la red sin acumuladores, que no se pueden programar y no tienen energía de respaldo. Las grandes centrales fotovoltaicas conectadas a la red eléctrica nacional se utilizan para la generación de energía solar conectada a la red. La energía de estas centrales va directamente a hogares y empresas a través de la red. Sin embargo, invertir en este tipo de centrales eléctricas es costoso, requiere mucho tiempo de construcción, ocupa mucho espacio y no ha experimentado grandes avances últimamente. La mayoría de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red son de pequeña escala y distribuidos, como los paneles solares integrados en edificios. Esto se debe a que su construcción requiere poco dinero, se puede realizar rápidamente, tiene un impacto mínimo y cuenta con un fuerte respaldo político.
Partes de hardware
Un sistema de energía fotovoltaica incluye un conjunto de paneles solares, una batería de almacenamiento, un controlador de carga y descarga, un inversor, una caja de distribución de CA, un sistema de control de seguimiento solar y otras partes importantes.
Algunas herramientas funcionan de esta manera:
Dispositivo de energía solar
La luz, como la del sol u otras fuentes de luz, hace que la célula absorba energía y cree una carga impar en ambos extremos. Esto se conoce como "voltaje fotogenerado". Mucha gente llama a este efecto efecto fotoeléctrico. Para que la luz se convierta en electricidad, debe existir una fuerza electromotriz entre los dos extremos de una célula solar. Esto se conoce como efecto solar. Es más fácil transformar la energía en otra cosa con la ayuda de las células solares. Las células solares están compuestas por tres tipos diferentes de células de silicio: células solares de silicio amorfo, células solares de silicio policristalino y células solares de silicio monocristalino.
Una batería que almacena energía
Cuando se enciende el conjunto de células solares, el modelo de servicio puede almacenar la energía que produce y enviarla a la carga en cualquier momento del día. Para que las células solares produzcan energía, deben ser económicas, tener una larga vida útil, soportar descargas intensas, cargarse rápidamente y requerir poco o ningún mantenimiento. Además, deben poder funcionar en un amplio rango de temperaturas.
Controles de carga y descarga
Sin necesidad de tu ayuda, esta herramienta puede evitar que las baterías se carguen o descarguen demasiado rápido. La cantidad de veces y la profundidad de la descarga de una batería determinan su duración. Por eso es muy importante contar con un monitor de carga y descarga que evite que la batería tenga demasiada o muy poca energía.
La corriente alterna (CA) es lo opuesto a la corriente continua (CC), y un generador convierte la CC en CA.
Algo que convierte la corriente continua en corriente alterna. La carga es CA, pero las celdas solares y las baterías son CC, por lo que se necesita un interruptor. Según cómo funcionan, el inversor se puede dividir en dos grupos: un inversor solar que funciona por sí solo y uno que está conectado a la red eléctrica. Si solo usa celdas solares para generar electricidad, puede alimentar una carga diferente con un generador autónomo. El transformador solar que está conectado a la red eléctrica es lo que hace que el sistema de energía solar funcione con la red. Los inversores vienen en dos tipos diferentes: inversores de onda sinusoidal e inversores de onda cuadrada. Es simple y barato hacer un circuito convertidor de onda cuadrada, pero tiene un gran componente armónico. Las necesidades armónicas de unos pocos cientos de vatios o menos son para lo que generalmente se usa. Los inversores de onda sinusoidal son caros, pero pueden alimentar muchas tareas diferentes.
Un dispositivo que controla el seguimiento solar.
El ángulo de la luz solar cambia durante todo el año a medida que el sol sale y se pone en primavera, verano, otoño e invierno. Esto se debe a que los sistemas están en una ubicación fija. Para que funcionen mejor, las células solares siempre deben estar orientadas hacia el sol. Actualmente, el dispositivo de seguimiento solar tiene que usar su longitud y latitud para calcular qué ángulo tiene el sol en diferentes épocas del año. etc., el PLC, el microcontrolador o el software de la computadora mantendrá la ubicación del sol en todo momento del año. Esto se hace calculando la ubicación del sol para lograr el seguimiento. Se utiliza la teoría de datos informáticos y necesita los datos y la configuración de longitud y latitud de la Tierra. Una vez configurado, no es fácil moverlo o desmontarlo; los datos y parámetros deben reiniciarse cada vez. Los principios, circuitos, tecnología y equipos son complejos, y las personas que no son profesionales no pueden cambiarlos fácilmente. Los seguidores solares inteligentes se pueden instalar en automóviles y trenes rápidos, así como en barcos, armadas, vehículos de emergencia de comunicaciones y vehículos de guerra especiales. El sistema inteligente de seguimiento solar garantiza que el sistema siga la trayectoria del Sol independientemente de hacia dónde se mueva o cómo gire.
Qué puedes hacer con la energía solar
El efecto fotovoltaico de la interacción de semiconductores es la base de la generación de energía fotovoltaica (FV). Convierte la luz en electricidad. La célula solar es la parte más importante. Se pueden fabricar módulos solares de gran superficie colocando células solares en fila y protegiéndolas. Estos módulos se pueden combinar con controladores de potencia y otros componentes para formar un dispositivo de generación de energía fotovoltaica. La energía FV es mejor porque se puede utilizar en más lugares, ya que el sol brilla en todas partes. Otras ventajas del sistema FV son su seguridad y fiabilidad, su ausencia de ruido y contaminación, su bajo consumo de combustible y la posibilidad de instalar el cableado in situ, lo que acelera el proceso de construcción. La energía fotovoltaica utiliza células solares para convertir directamente la luz solar en electricidad, basándose en el principio del efecto fotovoltaico. Un sistema de energía fotovoltaica se compone principalmente de paneles solares (también llamados módulos), controladores e inversores. Puede utilizarse de forma independiente o conectado a la red eléctrica. Debido a que la mayoría de estas piezas son eléctricas y no mecánicas, los equipos fotovoltaicos están muy bien fabricados, son fiables, duraderos y fáciles de instalar y mantener. La tecnología fotovoltaica podría utilizarse para cualquier cosa, desde alimentar naves espaciales hasta hogares, desde juegos hasta centrales eléctricas a escala de megavatios, y mucho más.
Las células solares, que se presentan en obleas de silicio monocristalino, silicio policristalino, silicio amorfo y células de película delgada, son los componentes básicos de la energía solar fotovoltaica. Actualmente, las baterías de silicio monocristalino y policristalino son las más populares entre las baterías amorfas para sistemas pequeños y alimentación de respaldo para computadoras.
