08 septiembre 2009

Lo básico de una instalación solar aislada optimizada

Hasta ahora hemos hablado mucho de últimas tecnologías en energía solar, pero hoy vamos a volver a lo sencillo, unas ideas básicas que sirvan a los no iniciados para entender cómo funciona una instalación fotovoltaica y qué partido podemos sacarle en aquellos lugares donde no está disponible el acceso a las redes de distribución en baja tensión.
En lugares con abundante radiación solar, las pequeñas explotaciones rurales que necesitan energía pueden satisfacer sus necesidades de una forma muy rentable y eficiente utilizando energía solar fotovoltaica. Este hecho es mucho más evidente actualmente debido a que la crisis financiera ha presionado a la baja el precio de los paneles fotovoltaicos. Los paneles solares bajan de precio y ello hace cada vez más asequible disponer de suministro eléctrico. Se crea una interesante oportunidad de obtener suministros económicos, pues no olvidemos que el año pasado la vorágine por los parques solares hizo difícil acceder a la adquisición de paneles para las pequeñas instalaciones y mantuvo la presión sobre los precios.
Hoy en día, si no necesitamos mucha potencia, es rentable y efectivo colocar una instalación fotovoltaica aunque tengamos próximas redes de distribución en media tensión .

NUESTRO MODELO DE CONSUMO EFICIENTE

Si nuestro modelo de consumo es el habitual, disponer de iluminación, un buen frigorífico, microondas, televisor, herramientas eléctricas y el resto de los electrodomésticos pequeños, merece la pena invertir en una instalación que nos durará toda la vida. Y lo que es mejor, nos olvidaremos de pagar por el consumo eléctrico. El secreto está en una instalación bien dimensionada, correctamente instalada, y unos hábitos de consumo eficientes. Con la iluminación no tendremos problemas, pues las lámparas de bajo consumo (7-12 w) nos dan una excelente calidad lumínica y podremos usar tantas como deseemos. El frigorífico tampoco es problema, porque las nuevas tecnologías hacen que tengamos un gran frigorífico con un consumo de poco más de 100 vatios y una capacidad de almacenamiento de unos 270 litros o más. Además, el frigorífico consume más precisamente cuando más disponibilidad de energía tenemos. Los nuevos televisores tienen también un consumo muy reducido (en torno a 170 vatios) por lo que podremos disfrutar de un gran televisor de pantalla plana de 37" si lo deseamos. A partir de este equipamiento básico, podremos utilizar un sinfín de herramientas y electrodomésticos pequeños siempre que tengamos la precaución de no abusar y evitar conectar más de un electrodoméstico a la vez. Las herramientas y electrodomésticos pequeños (incluido el microondas) consumen como mucho poco más de 1.000 vatios. Todas estas herramientas y electrodomésticos se usan esporádicamente, por lo que con ciertas medidas de sentido común evitaremos extraer más energía de la cuenta de los acumuladores. Pero si somos cuidadosos, y sabemos dosificar el consumo, también podremos sacar agua de un pozo. Ya están disponibles bombas eficientes que con una potencia de 750 W extraen 3.800 litros/hora de una profundidad de 55 m. Hay que tener en cuenta que la bomba elegida debe tener arranque electrónico para evitar picos de corriente. Todo ello podremos hacerlo con la misma instalación, y además de forma muy económica.

DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN

La instalación que proponemos tiene los siguientes elementos esenciales:

  • Cuatro paneles fotovoltaicos: Podemos colocar cuatro paneles fotovoltaicos monocristalinos con una potencia pico de 160 vatios y 24 V. Son generadores económicos, que en las horas centrales del día cargarán los acumuladores generando fácilmente 15 amperios. Hay que tener en cuenta que en días nublados la carga baja a 1 amperio o incluso menos, por lo que lo más importante es que el lugar elegido tenga una buena intensidad lumínica disponible. De nada vale aumentar el número de paneles si no hay buena disponibilidad de luz. Si el uso de herramientas eléctricas es frecuente sería deseable instalar seis paneles para acelerar la velocidad de carga del acumulador.
  • Acumulador: Se utilizará un banco de baterías que almacenará la carga y nos permitirá disfrutar de la energía cuando no hay sol. Dependiendo de la frecuencia de uso de herramientas y equipos eléctricos podemos optar por diferentes capacidades. Un rango apropiado irá de 600 a 960 Ah.
  • Inversor: El inversor es el equipo que transforma el voltaje en corriente continua generado por los paneles solares en la corriente alterna que consumen la mayoría de los equipos eléctricos. El inversor se dimensiona en función de la potencia máxima requerida por los equipos que conectemos a la red. A priori puede parecer interesante que tenga la mayor potencia posible, pero esto no es así. El inversor consume energía mientras está conectado, pues no es más que un transformador. También lleva un ventilador para refrigerarlo. Es por tanto recomendable que elijamos un inversor más bien pequeño para evitar su consumo continuo. Un inversor que nos dé una salida de unos 1.200 vatios es conveniente para la mayoría de las aplicaciones.
  • Regulador: El objetivo de este equipo es regular la carga fotovoltaica. Asimismo estos equipos dan una completa información del estado de la instalación, estado de carga de la batería, error del sistema, etc. Los reguladores se clasifican por capacidades de intensidad, siendo las más comunes 40 y 30 A.

EL PROBLEMA DE LOS PANELES DE BAJA CALIDAD

Los paneles solares elegidos deben haberse sometido a rigurosas pruebas de control de calidad, pues en caso contrario una o varias células pueden venir defectuosas y esto afecta a toda la instalación. Si a las células defectuosas se le obliga a pasar una corriente más alta que sus capacidades de generación, la célula se carga inversamente, incluso entrando en régimen de ruptura, y la potencia baja en vez de aumentar. Este efecto degrada severamente la eficiencia del módulo, pero más importante es el hecho de puede dañarla.

La ruptura en avalancha se caracteriza por una distribución no uniforme de la corriente a través de la unión. La ruptura ocurre preferencialmente en regiones localizadas, posiblemente correlacionadas con el daño durante el procesado. El calor local intenso puede producir temperaturas muy altas (un punto caliente). Si se alcanza una temperatura de alrededor de 150 ºC, el material de laminación se degrada y el módulo se deteriora irreversiblemente.

El sistema para minimizar este problema es la colocación de diodos en paralelo, pero con polaridad inversa, con células agrupadas. El número de células en el grupo se elige de forma que no puedan formarse los puntos calientes.

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