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Esquema del sistema fotovoltaico: la guía para el diseño

El esquema del sistema fotovoltaico es un elemento fundamental para instalar un sistema eficiente. Descubre todo lo que necesitas saber para diseñarlo sin problemas

La realización del esquema del sistema fotovoltaico representa un paso esencial en la actividad de diseño.

Es de suma importancia dimensionar adecuadamente todos los elementos, ya que esto afecta la productividad y el rendimiento de la instalación. Para asegurarte de tener el control de todas las variables en juego, te sugiero que optes por un software fotovoltaico, que te ayudará en todas las fases de planificación y te garantizará el mejor rendimiento del sistema.

¿Qué es el esquema de un sistema fotovoltaico?

El esquema de un del sistema fotovoltaico es una representación ideal de la instalación. En la siguiente figura se representan los principales componentes.

Esquema general de un sistema fotovoltaico

Esquema general de un sistema fotovoltaico

El esquema correcto de un sistema fotovoltaico debe prever la posibilidad de autoconsumir la energía producida en el momento y de suministrar a la red (mecanismo de intercambio de energía in situ) o a los acumuladores (baterías específicas) la energía no autoconsumida para ponerla a disposición, incluso cuando el sistema no está funcionando, por ejemplo, en las horas nocturnas.

Para una correcta funcionalidad del esquema fotovoltaico basado en el mecanismo de intercambio de energía in situ son necesarias tres mediciones precisas:

  • la cantidad total de energía producida por la instalación;
  • la cantidad total de energía suministrada a la red;
  • la cantidad total de energía extraída de la red.
Esquema instalación fotovoltaica

Intercambio in situ

Esquema de sistema fotovoltaico: componentes

Una instalación fotovoltaica se caracteriza por algunos elementos fundamentales:

  • generador fotovoltaico;
  • inversor;
  • cuadros eléctricos;
  • posible sistema de acumulación.

Generador fotovoltaico

El generador fotovoltaico es un conjunto de paneles solares y también el elemento que permite convertir la energía solar en electricidad.

Los paneles se componen de pequeñas placas de material semiconductor, las células fotovoltaicas, que se conectan entre sí y se encapsulan para formar un elemento más grande, el módulo.

A su vez, los paneles se conectan en serie para formar una cadena (string).

Inversor

El inversor es el convertidor electrostático que se inserta en el aparato fotovoltaico para transformar la corriente de continua en alterna.

Un inversor se elige en función de la configuración y las características de los paneles.

Una instalación fotovoltaica puede funcionar por conversión centralizada o por conversión de cadena (string). En el primer caso se trabaja con un solo dispositivo, en cambio, en el segundo caso se opta por utilizar varios inversores. Esto puede ser a discreción del diseñador.

Conversión centralizada

Conversión centralizada

Conversión de cadena

Conversión de cadena (string)

La elección de las características y del tamaño del inversor es fundamental para el rendimiento de la instalación. En la composición del esquema eléctrico fotovoltaico, te aconsejo que pruebes de forma gratuita un software fotovoltaico capaz de activar, dimensionar y configurar el inversor y todos los demás dispositivos de la instalación solar.

Cuadro de campo

En general, los cuadros de campo se encuentran entre el inversor y el generador y sirven para poner en paralelo varias cadenas (string).

Una posible configuración de un cuadro de campo es la siguiente:

  • seccionadores de cadena (string);
  • diodos de bloqueo;
  • dispositivos de protección contra sobretensiones;
  • seccionadores.
Cuadro de campo

Cuadro de campo

En la siguiente imagen vemos el esquema más genérico de un campo fotovoltaico con las cadenas puestas en paralelo en el cuadro de campo.

En este cuadro, al tener las cadenas en paralelo, se suma la intensidad de corriente de cada cadena.

Esquema-de-una-instalacion-fotovoltaica-unifilar

Esquema de una instalacion fotovoltaica unifilar 

Esquema de un sistema fotovoltaico unifilar

Una vez más, el software fotovoltaico te permitirá diseñar automáticamente el esquema eléctrico unifilar de la instalación y personalizarlo con la adición de cuadros eléctricos, protecciones eléctricas de salida, etc.

Esquema típico de conexión de una instalación fotovoltaica

Esquema típico de conexión de un sistema fotovoltaico

Interfaz

El dispositivo de interfaz se instala generalmente en un cuadro y detecta la tensión eléctrica: en ausencia de tensión, desconecta el generador fotovoltaico del resto de la instalación.

Tipos de esquema de sistemas fotovoltaicos

Una instalación fotovoltaica puede ser de dos tipos:

  • instalación grid-connected;
  • instalación Stand Alone (off-grid).

La tipología grid connected hace referencia a las instalaciones conectadas a la red eléctrica nacional. Es decir, sistemas que permiten introducir la energía producida en la red y utilizarla cuando se necesite.

Los sistemas stand alone son aquellos que no están conectados a la red eléctrica (off-grid). Estos disponen de un acumulador capaz de preservar la energía producida y consumirla incluso cuando no hay radiación solar. Estos sistemas de almacenamiento consisten en baterías específicas.

Un sistema stand alone tiene un dispositivo adicional, el controlador de carga. Este controla el proceso de carga o descarga, para salvaguardar la vida útil de una batería durante las diversas etapas.

En estos casos, el uso de un software fotovoltaico te permitirá dimensionar y configurar el sistema de almacenamiento definiendo el tipo de batería y el contador.

Regulador de carga

Regulador de carga

Ejemplo de esquema de un sistema fotovoltaico

La siguiente imagen representa un esquema de producción de energía eléctrica generado a partir de una instalación o sistema fotovoltaico.

Esquema de la instalación fotovoltaica

Esquema del sistema fotovoltaico

La radiación solar llega a los paneles solares (o más bien al generador fotovoltaico) y, posteriormente, el inversor transforma la energía continua en energía alterna.

En este punto, la energía producida se puede aprovechar de varias maneras:

  1. los usuarios utilizan la energía en el momento de la producción;
  2. la energía se almacena en baterías y luego se extrae durante los períodos de inactividad;
  3. cargada la batería, la energía se inyecta en la red y luego se utiliza cuando la batería está vacía.

Este modelo específico es una instalación fotovoltaica con sistema de acumulación (almacenamiento) conectado a la red eléctrica.

Además, en el ejemplo hay 2 contadores:

  • contador de producción;
  • contador de intercambio.

En este proceso, es esencial que todos los componentes del esquema funcionen correctamente y de manera eficiente. Si hay sombra incluso en un solo módulo o célula, podría producirse un flujo de corriente inversa, responsable del efecto hot-spot que puede causar daños.

Por lo tanto, para no correr el riesgo de tener problemas de funcionamiento que comprometan la eficacia de la propia instalación y causen daños en sus elementos, te sugiero que confíes en un software fotovoltaico que, mediante un diagnóstico operativo, te informa anomalías, errores de diseño y verifica las prescripciones. Además, al utilizar el software, puedes diseñar y completar la composición automática del esquema eléctrico del sistema fotovoltaico.

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