Zona ecológica del zoo - placas fotovoltaicas. Parte 1

El módulo fotovoltaico es el principal componente de la instalación. Proporciona en su salida de conexión una tensión continua y se diseña para valores concretos de tensión que pueden ser de 6, 12 ó 24 V, que definirán la tensión a la que trabajará el sistema fotovoltaico. Los parámetros que se analizan de un módulo fotovoltaico son su potencia máxima. Ésta es un fotovoltaico son su potencia máxima. Ésta es un valor de pico, es decir es la potencia máxima que puede entregar el panel en un determinado momento. El panel funcionará correctamente si la potencia que genera es mayor a la total consumida, ya que si no se produciría un déficit que cargaría de trabajo a las placas. Su superficie y su rendimiento.  
Dichos parámetros los analizaremos en puntos anteriores cuando tratemos el tema de los presupuestos.

Para un correcto funcionamiento de la instalación es necesario instalar un sistema de regulación de carga en la unión de los paneles solares y baterías. Este sistema recibe el nombre de regulador y tiene como misión evitar situaciones de carga y sobredescarga, de la batería con el fin de alargar su vida útil. El regulador trabaja por tanto en dos zonas. En parte relacionada con la carga su misión es la de garantizar una carga suficiente al acumulador y evitar y evitar las situaciones de sobrecarga, y en la parte de descarga se encargará de asegurar el suministro eléctrico diario suficiente y evitar la descarga excesiva de la batería. Dado que los módulos solares tienen una tensión nominal mayor que la de la batería, si no existiera regulador se podrían producir sobrecargas. El motivo de que esta tensión nominal de los paneles sea así se debe fundamentalmente a dos razones: atenuar posibles disminuciones de tensión por el aumento de la temperatura y asegurar la carga correcta de la batería. Existen diferentes tipos de reguladores dependiendo de una serie de conceptos como se ve en la tabla.

               
La llegada de la energía solar a los módulos fotovoltaicos no se produce de manera uniforme, sino que presenta variaciones por diferentes motivos. Algunas de estas variaciones son predecibles, pero existen otras muchas cusas que pueden producir alteraciones de manera aleatoria en la energía producida, como puede ocurrir con un aumento de la nubosidad en un determinado instante.

Este hecho hace necesario utilizar algún sistema de almacenamiento de energía para aquellos momentos en que la radiación recibida sobre el generador fotovoltaico no sea capaz de hacer que la instalación funcione como se preveía. Para ello se utilizan las baterías o acumuladores. Estos son dispositivos capaces de transformar la energía química en eléctrica, de manera que el funcionamiento de la instalación tendría las siguientes partes, en cuanto a energía eléctrica y química:

 

   Las baterías son recargadas desde la electricidad producida por los paneles solares, a través de un regulador de carga, y pueden entregar su energía a la salida de la instalación donde será consumida (salas de nuestro colegio). Las misiones de la batería en nuestra instalación fotovoltaica serán:

-          Almacenar energía durante un determinado número de días.

-          Proporcionar una potencia instantánea elevada.

-          Fijar la tensión de trabajo de la instalación.

 

Uno de los parámetros a tener en cuenta más importante sobre las baterías es su capacidad.

 

Se define como la cantidad de electricidad que podemos obtener de ella en una descarga completa del acumulador partiendo de un estado de carga total del mismo.

 

Esta capacidad se mide en amperios hora, (Ah), y se calcula como el producto de la intensidad de descarga del acumulador durante el tiempo en el que está actuando: C = I x t.

Además de la capacidad, debemos considerar otros parámetros en los acumuladores que vamos a utilizar en nuestro parking:

 

 

-          Eficiencia de carga. Relación entre la energía empleada para recargar la batería y la energía realmente almacenada. Si la eficiencia es baja tendremos que aumentar el número de paneles para llegar a conseguir los resultados previstos.

-          Autodescarga. Proceso mediante el cual el acumulador, sin estar en uso tiende a descargarse.

-          Profundidad de descarga. Cantidad de energía que se obtiene de la batería durante una determinada descarga partiendo del acumulador totalmente cargado. Está relacionada con la duración o vida útil del acumulador. Además de todos estos parámetros tenemos que tener en cuenta otros aspectos para elegir correctamente el acumulador de nuestra instalación en el tejado del pabellón. Estos aspectos son la resistencia al ciclado, es decir al proceso de carga y descarga, bajo mantenimiento, buen funcionamiento con corrientes pequeñas, amplia reserva de electrolito (medio en el que se producen una serie de fenómenos químicos que dan lugar al flujo de electrones. Éste está normalmente formado por una disolución de sales de aluminio y magnesio), depósito para materiales desprendidos y vasos transparentes.

 

 

Según los aspectos que se han descrito anteriormente existen diferentes tipos de baterías. De entre todas ellas en el apartado siguiente elegiremos a una para la instalación que en este proyecto nos concierne. Tipos de baterías según: tiempo de recarga, autodescarga por mes, Nº de ciclos, capacidad, precio y tensión por vaso:

 

 

En la tabla se aprecian cuatro diferentes tipos de baterías. Se hace distinción entre la de plomo-ácido, Ni-Cd (níquel-cadmio), Ni-Mh (níquel-metalhybride) y la de Li ion (ión litio).

            De entre todas ellas, una, merece especial atención por sus características y sobre todo por su relación calidad precio la batería de plomo-ácido. El único inconveniente de este tipo de baterías es su baja capacidad, la cual es claramente superada por el resto. Suelen ser las más utilizadas, ya que además de todas sus ventajas hay una gran variedad entre la que elegir y gracias a esta variedad podemos utilizar una batería u otra dependiendo de las dimensiones que tenga nuestra instalación, el rendimiento que queramos obtener, las horas de mantenimiento que se le quieran destinar, etc.

            La siguiente tabla nos muestra diferentes modelos de baterías de plomo-ácido, que se utilizan en la práctica, con las ventajas e inconvenientes que puedan presentar:

 

 

 

 

En las instalaciones en las se van a tener descargas profundas, se eligen baterías tubulares  estacionarias, así como en las instalaciones en que se necesite una capacidad elevada; por ello se suele instalar en viviendas.

            Si la instalación solar es de muy pequeña dimensión, o difícil mantenimiento,  se deben elegir baterías de gel, vigilando que no se produzcan ciclos de descarga profundos.  Para elegir el acumulador se debe tener en cuenta el efecto de la temperatura sobre los mismos. La capacidad aumenta a medida que sube la temperatura, y al revés disminuye cuando baja la temperatura del lugar donde se encuentre ubicado.  La construcción del acumulador se realiza conectando vasos individuales hasta obtener las condiciones de tensión y capacidad requeridas en la instalación que estamos realizando (en colegio Salesiano), en el caso de la utilización de baterías tubulares estacionarias.

            Otro de los componentes de toda instalación fotovoltaica es el inversor. Éste se encarga de convertir la corriente continua de la instalación en corriente alterna, igual que la utilizada en la red eléctrica del parking, 220-230 V y una frecuencia de 50 Hz. Es un elemento imprescindible en las instalaciones de red (no es nuestro caso) y muy utilizado también en las de circuito cerrado.