PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS. ¿CUÁL ELEGIMOS?

PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS. ¿CUÁL ELEGIMOS?

Las energías renovables, en auge en países como España, Chile, Argentina, Mexico, etc generan gran demanda de paneles solares fotovoltaicos. La energía del sol, como ya hemos comentado en diversos artículos, es una energía limpia e inagotable. Entre sus numerosas aplicaciones, está el aprovechamiento para obtener agua caliente sanitaria, apoyo en instalaciones de calefacción y climatización, y generación de energía eléctrica. En este artículo, veremos qué tipos de paneles solares fotovoltaicos existen, cuáles son sus características principales para poder comparar y emplear uno u otro, y qué tipos de conexión se pueden realizar entre ellos.

¿Qué es un panel solar fotovoltaico?

Un módulo fotovoltaico, es un panel que está formado por un conjunto de células solares, que se encargan de convertir directamente en electricidad los fotones que provienen de la luz del sol. La producción de corriente, depende de la irradiancia (nivel de iluminación), de modo que, cuanto más sea la luz captada, mayor será la intensidad eléctrica a través de la célula.

En el panel solar fotovoltaico, el conjunto de células están conectadas eléctricamente entre sí, encapsuladas, y montadas en una estructura de soporte o marco.

Los tipos de paneles solares fotovoltaicos vienen dados por la tecnología de fabricación de las células. A continuación, y de forma breve, indicamos los tres tipos fundamentales y sus características:

Paneles Solares Fotovoltaicos

Paneles Solares Fotovoltaicos Monocristalinos

Se obtiene del silicio puro fundido y dopado con boro. Numerosas fases de cristalización , para formar el monocristal.

Son típicos los azules homogéneos y la conexión de las células individuales entre sí

Rendimiento en laboratorio : 24%

Rendimiento directo: 15-18%

 

Paneles Solares Fotovoltaicos

Paneles Solares Fotovoltaicos Policristalinos

Se obtiene del silicio puro fundido y dopado con boro, pero a diferencia del monocristalino se reducen las fases de cristalización. Por lo tanto, es más económica su fabricación

La superficie está estructurada en cristales, y a simple vista se distinguen distintos tonos azules

Rendimientos en laboratorio: 19-20%

Rendimiento directo: 12-14%

Panel Solar Fotovoltaica

Paneles Solares Fotovoltaicos Amorfos

Son fabricados mediante la colocación de  una fina capa de silicio amorfo (no cristalino), sobre una superficie como vidrio o plástico. Es el módulo más económico en su fabricación

Posee un color homogéneo, pero no existe conexión visible entre las células

Rendimiento en laboratorio: 16%

Rendimiento directo: <10%

Como vemos, el panel solar monocristalino es el más eficiente, ya que con él se obtienen rendimientos mayores. No obstante, actualmente podemos indicar, que las dos tecnologías se equiparan en prestaciones, ya que en el funcionamiento real, ante un aumento de temperatura, los policristalinos se comportan mejor que los monocristalinos, debido al coeficiente térmico y al color de los cristales al ser más claros.

¿Puedo interpretar fácilmente la hoja de características de un fabricante?

A continuación, se muestra una tabla con datos eléctricos reales de un panel solar fotovoltaico, y la explicación de lo que significa cada variable

Tabla con características eléctricas panel solar fotovoltaico

Corresponde exactamente a un panel solar fotovoltaico monocristalino de 150 W de Pmpp. Como se observa, todos los valores que nos ofrecen son interesantes para poder realizar comparaciones y los cálculos correspondientes. Es de reseñar, el valor del rendimiento del panel solar, que nos aportará una idea de cuál es su eficiencia. Será necesario confirmar en qué condiciones se han realizado los ensayos de rendimiento, para poder realizar la comparación de dos paneles similares de distintas marcas comerciales (generalmente se indica la temperatura de testeo que suele ser de 25ºC)

En la siguiente tabla se refleja la variación de parámetros del anterior panel solar, con la temperatura:

Paneles solares fotovoltaicos

El fabricante proporciona los coeficientes de temperatura sobre los parámetros característicos del panel. Estos datos nos aportan una idea de la variación que sufren, a medida que aumenta la temperatura. Por ejemplo, y según la tabla, este panel disminuye su potencia un 0,47% por cada grado centígrado que aumente la temperatura. Por lo tanto, como ya hemos comentado, es muy importante el comportamiento del módulo solar fotovoltaico a diferentes temperaturas.

¿Cómo se conectan los paneles solares fotovoltaicos?

Todos los módulos fotovoltaicos disponen de los polos positivo (+) y negativo (-) por la parte trasera para su conexión y cableado. Recordemos que, los paneles solares fotovoltaicos, están preparados para generar corriente continua, que se transformará en corriente alterna, mediante inversores.
Las conexiones que se pueden realizar en una instalación fotovoltaica son dos: Conexionado en Serie o en Paralelo. Veamos con unos ejemplos cuáles son sus características:

Conexionado en Serie de Paneles Solares Fotovoltaicos

Conexión de dos paneles solares fotovoltaicos de Voc 22.42V y corriente de cortocircuito Isc 8.45A

Dos paneles fotovoltaicos en serie

Como vemos en la imagen se ha conectado el polo negativo del panel nº1 con el polo positivo del panel nº2. Si conectamos un polímetro a la salida, obtendríamos lo siguiente:

Tensión en vacío total:  Voc=Voc1+Voc2 = 22.42 V + 22.42 V = 44.84 Voltios

Intensidad de cortocircuito: Isc=Isc1=Isc2=8.45 Amperios

Por lo tanto, en una conexión en serie, las tensiones se suman y la intensidad resultante es la de uno de los paneles (deben ser de las mismas características) 

Conexionado en Paralelo de Paneles Solares Fotovoltaicos

Conexión de dos paneles solares fotovoltaicos de Voc 22.42V y corriente de cortocircuito Isc 8.45A

Conexión en paralelo de dos paneles fotovoltaicos

Como vemos en la imagen se ha conectado el polo negativo con del panel nº1 con el polo negativo del panel nº2, así como el positivo con el positivo. Si conectamos un polímetro a la salida, obtendríamos lo siguiente:

Tensión en vacío total:  Voc=Voc1=Voc2 = 22.42 Voltios

Intensidad de cortocircuito: Isc=Isc1+Isc2=8.45A+8.45A=16.9 A

Por lo tanto, en una conexión en paralelo, las intensidades se suman y la tensión resultante es la de uno los paneles (deben ser de las mismas características) 

¿Cuándo se usan las conexiones en serie o en paralelo de paneles solares fotovoltaicos?

Dependiendo de la magnitud de la instalación fotovoltaica, de la tensión de trabajo de las baterías (en caso de autoconsumo aislado), de la tensión de salida al inversor (en caso de grandes instalaciones), se usaran unas u otras, o la combinación de ambas.

Ejemplo de refugio de montaña aislado

En una instalación de un refugio de montaña aislado con dos paneles solares fotovoltaicos de 12 V y baterías de acumulación de 12 Voltios de tensión de trabajo, la conexión sería en paralelo, ya que Vpanel1=Vpanel2=Vtensión trabajo baterías =12V.

Ejemplo de edificio administrativo

En una instalación de un edificio administrativo con 2.000 m2 de cubierta y autoconsumo para apoyo a la climatización:Ejemplo de Serie-Paralelo

Potencia estimada apoyo climatización = 10.560 W

Potencia Panel Pmpp = 240W.

Tensión Panel Vmpp=28,75V.

Intensidad Panel Impp = 8,35A

Solución

Por limitación de espacio de ancho de la cubierta, se ha previsto la siguiente distribución:

Serie

Grupo nº1 de 21 paneles solares fotovoltaicos en serie con tensión total = 28,75V/panel x 21 paneles = 603,75 V

Grupo nº2 de 21 paneles solares fotovoltaicas en serie con tensión total = 28,75V/panel x 21 paneles = 603,75 V

Intensidad  Salida Grupo Nº1 = 8,35A

Intensidad Salida Grupo Nº2 = 8,35A

Paralelo

Conexión de los grupos nº1 y nº2 en paralelo:

Tensión hacia inversor………………………603, 75 Voltios

Intensidad hacia el inversor ………………8,35 A + 8,35 A = 16,7 A

Como último apunte, observamos que dependiendo de la conexión la intensidad es pequeña o elevada, con la consiguiente implicación en las secciones de cable.




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