Conceptos Fundamentales de Electricidad

Para comprender el funcionamiento de las instalaciones solares fotovoltaicas, es esencial dominar la terminología eléctrica básica:

• Circuito Eléctrico: Es un conjunto de elementos unidos en un camino cerrado por el que puede circular corriente eléctrica.
• Corriente Eléctrica e Intensidad: La corriente es el movimiento ordenado de electrones o cargas eléctricas. La intensidad de la corriente indica la cantidad de electrones que se desplazan por unidad de tiempo, y se mide en amperios (A).
• Resistencia: Es la oposición al paso de la corriente que presenta un receptor o un conductor. Se mide en ohmios (Ω).
• Conductividad: Cuantifica la facilidad con la que un material permite el paso de electrones. Disminuye al subir la temperatura.
• Diferencia de Potencial o Tensión (Voltaje): La diferencia de potencial o tensión entre dos puntos de un circuito es la diferencia de energía necesaria para que los electrones se muevan del punto de mayor al de menor potencial. Se mide en voltios (V).
• Potencia: Es la capacidad que tiene algo para desarrollar un trabajo en un instante y es independiente del tiempo. Se mide en vatios (W).
• Energía: Es la potencia por el tiempo, ya que cuantifica el trabajo que ha generado o consumido un aparato a lo largo de un periodo de tiempo. Se mide en vatios por hora (Wh).

Leyes Fundamentales de la Electricidad

• Ley de Ohm: La intensidad de corriente que circula a través de una resistencia es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada entre sus extremos e inversamente proporcional al valor de la resistencia.
• Leyes de Kirchhoff:
  1. Ley de Nudos: En un nudo, la suma de todas las intensidades que entran es igual a la suma de todas las intensidades que salen.
  2. Ley de Mallas: En toda malla o circuito cerrado, la suma de todas las fuerzas electromotrices proporcionadas por los generadores es igual a la suma de las caídas de tensión producidas en las resistencias del circuito.

Tipos de Corriente

• Corriente Continua (CC): Es aquella en la que las cargas en movimiento siempre se desplazan en el mismo sentido. La proporcionan los paneles solares, las pilas, las baterías y las fuentes de alimentación.
• Corriente Alterna (CA): Es aquella en la que los electrones se mueven en ambos sentidos de forma periódica y cambian de signo cada cierto tiempo. Se produce en los alternadores y es la que se usa en las redes eléctricas por sus ventajas frente a la continua.

Sistemas Solares Fotovoltaicos (FV)

Las instalaciones solares fotovoltaicas sirven para generar electricidad a partir de la energía del sol. Se basan en el efecto fotovoltaico, por el que algunos materiales pueden convertir la radiación del sol en energía eléctrica.

• Instalación Solar Fotovoltaica: Es el conjunto de elementos destinados a convertir la radiación solar en energía eléctrica. Esta transformación se lleva a cabo en las células fotovoltaicas.

Tipos de Instalaciones FV

• Instalaciones Aisladas a la Red (Off-Grid): Están orientadas en su mayoría a aplicaciones de electrificación rural, de bombeo, señalización y comunicaciones.
• Instalaciones Conectadas a la Red (On-Grid): En estas, la energía producida se vierte a la red eléctrica para su consumo por otros abonados. Están destinadas a la venta de energía eléctrica y al autoconsumo.
• Instalaciones de Autoconsumo Conectadas a la Red: Destinadas a reducir el consumo que se toma de la red; parte de este se sustituye por la energía fotovoltaica generada.
• Instalaciones Sin Conexión a la Red (Aisladas): Un sistema de producción en el que la energía eléctrica es aportada únicamente por el sol.

Componentes Clave de un Sistema Fotovoltaico

• Generador Fotovoltaico (Paneles): Es el encargado de convertir la radiación solar en energía eléctrica de corriente continua.
• Inversor: Es un dispositivo electrónico que se encarga de transformar la energía eléctrica de corriente continua que generan los paneles solares en corriente alterna, como la de la red eléctrica, para poder así alimentar receptores normales.
• Baterías: Las baterías son elementos que se encargan de almacenar la energía entregada por el campo solar durante las horas de mayor radiación para su aprovechamiento durante los periodos de baja o nula insolación.
• Controlador de Carga: Es un dispositivo destinado a proteger las baterías tanto de los excesos de carga desde los paneles como de los de descarga por el consumo de los receptores, que provocan una disminución de su vida útil.
• Optimizador: Los optimizadores son dispositivos electrónicos formados por convertidores de corriente continua que sirven para maximizar la potencia posible en cada momento.
• Contador: El contador medirá tanto la energía que fluye de la red a la instalación receptora como la que va desde los paneles fotovoltaicos hacia la red de distribución.
• Cuadros de Protecciones: En fotovoltaica habrá que colocar dispositivos de protección para la parte de la instalación que funciona en corriente continua y también para la parte de corriente alterna.
• Cableado y Conectores: Son los elementos encargados de transmitir la energía generada hacia los distintos componentes del sistema.

Ventajas y Limitaciones de la Energía Fotovoltaica

Ventajas de la Energía Fotovoltaica

• Se trata de una fuente de energía renovable, limpia y gratuita.
• Genera menos residuos contaminantes que las energías fósiles y que la nuclear.
• Necesita poco mantenimiento.
• Está disponible en todas las partes del planeta.
• Es muy fiable en su funcionamiento y rendimiento.

Desventajas o Limitaciones

• Necesitan gran inversión inicial y tardan en amortizarse.
• Requieren mucho espacio para la colocación de los paneles.
• Producen energía solo durante las horas en que hay luz solar.
• Producen alteración del paisaje.

Etiquetas: corriente alterna, corriente continua, Electricidad, Energía solar, fotovoltaica