Generacion de Energia Solar Fotovoltaica
Jutglar Banyeres, Lluís
A pesar que el coste del kWp instalado, sigue siendo muy elevado, disfrutan de una serie de ventajas los hace muy atractivos: Su eficiencia es prácticamente independiente de la potencia instalada. El nivel tecnológico necesario para su instalación es muy simple. Requieren una infraestructura muy simple, comparada con otros sistemas de generación eléctrica. No tienen elementos ...
Sinopsis
A pesar que el coste del kWp instalado, sigue siendo muy elevado, disfrutan de una serie de ventajas los hace muy atractivos: Su eficiencia es prácticamente independiente de la potencia instalada. El nivel tecnológico necesario para su instalación es muy simple. Requieren una infraestructura muy simple, comparada con otros sistemas de generación eléctrica. No tienen elementos mecánicos ni partes móviles, excepto si se trata de paneles orientables. Su mantenimiento, excepto el de los acumuladores de electricidad, es casi nulo. No son ruidosos, no requieren refrigeración ni emiten gases. Consumen una energía gratuita, inagotable y que es respetuosa con el medioambiente. Son totalmente autónomos, pueden instalarse en puntos de difícil acceso y en lugares remotos. En el mercado se encuentran paneles que pueden sustituir elementos arquitectónicos en cubiertas y fachadas, cumpliendo dos funciones: actuar como cerramiento y generar energía. Este libro se ha escrito con el deseo que pueda servir de introducción al cálculo de instalaciones autónomas e instalaciones conectadas a la red, prestando especial atención al aspecto pedagógico de la materia tratada. También se ha tenido en cuenta, al tratar las aplicaciones prácticas, la documentación oficial publicada por el IDAE y el Gobierno (Pliegos de Condiciones Técnicas y Código Técnico de la Edificación.
Índice
1. INTRODUCCIàN ............................................................................................... 1
1.1 Inter?s de la energ¡a fotovoltaica ................................................................. 1
1.2 Generaci¢n de electricidad a partir de la energ¡a solar ................................ 1
1.3 Aplicaciones de los sistemas fotovoltaicos .................................................. 2
1.4 Clasificaci¢n de instalaciones fotovoltaicas ................................................ 3
2. EL SISTEMA SOL - TIERRA ........................................................................... 5
2.1 Introducci¢n ................................................................................................. 5
2.2 Movimiento de la Tierra alrededor del Sol .................................................. 5
2.3 Hora solar y hora oficial .............................................................................. 7
2.4 Movimiento relativo del Sol respecto un punto
de la superficie terrestre ............................................................................... 9
2.5 Radiaci¢n solar sobre una superficie ......................................................... 12
2.5.1 Constante solar ........................................................................................... 12
2.5.2 La radiaci¢n solar debajo de la atm¢sfera .................................................. 13
2.5.3 µngulo de incidencia sobre una superficie orientada ................................. 14
2.5.4 Tablas de irradiaci¢n .................................................................................. 15
2.5.5 N£mero de horas solar pico equivalentes (HSP) ........................................ 16
2.5.6 Orientaci¢n ¢ptima de una superficie ........................................................ 17
2.6 Sombra de un obst culo sobre un punto .................................................... 18
2.7 Sombra de un obst culo sobre un plano .................................................... 21
2.7.1 Sombra de una fila de paneles sobre la siguiente situada
al mismo nivel............................................................................................ 21
2.7.2 Sombra de una fila de paneles sobre la siguiente situada
a distinto nivel............................................................................................ 23
2.7.3 Sombra de la l¡nea del horizonte sobre un plano horizontal ...................... 24
2.7.4 Sombra de un objeto cualquiera sobre un plano, m?todo anal¡tico ............ 27
3. EL PANEL FOTOVOLTAICO ....................................................................... 29
3.1 Introducci¢n ............................................................................................... 29
3.2 Tipos de c?lulas ......................................................................................... 31
3.2.1 C?lulas de silicio cristalino ........................................................................ 31
3.2.2 C?lulas de silicio amorfo hidrogenado ....................................................... 31
3.2.3 C?lulas de SCd / SCu ................................................................................. 32
3.2.4 C?lulas de AsGa / AsGaAl ........................................................................ 32
3.2.5 Dispositivos concentradores ...................................................................... 32
3.2.6 Absorci¢n bifacial ...................................................................................... 33
3.2.7 C?lulas de capa fina ................................................................................... 33
3.2.8 C?lulas esf?ricas ........................................................................................ 33
3.3 Estructura de un panel FV de silicio .......................................................... 34
3.4 Caracter¡sticas de una c?lula o panel ......................................................... 35
3.4.1 Curva caracter¡stica I - V ........................................................................... 35
3.4.2 Resistencia serie, resistencia paralelo y factor de forma ............................ 36
3.4.3 Influencia de la intensidad de la luz y de la
temperatura del panel ................................................................................ 37
3.4.4 Conexi¢n de paneles en serie y paralelo .................................................... 39
3.5 Ensayo de los paneles fotovoltaicos .......................................................... 40
3.6 Datos de cat logo de los paneles ............................................................... 41
3.7 Estimaci¢n de la energ¡a diaria generada ................................................... 43
4. COMPONENTES DE LA INSTALACIàN .................................................... 45
4.1 Introducci¢n ............................................................................................... 45
4.2 Acumuladores o bater¡as ............................................................................ 46
4.2.1 Tipos de bater¡as ........................................................................................ 48
4.2.2 Caracter¡sticas ............................................................................................ 49
4.2.3 Mantenimiento. .......................................................................................... 51
4.2.4 Conexi¢n de las bater¡as y dimensionado de la carga de
acumulaci¢n .............................................................................................. 52
4.3 Regulador de carga de las bater¡as ............................................................. 54
4.3.1 Tipos de reguladores .................................................................................. 55
4.3.2 Caracter¡sticas de los reguladores .............................................................. 56
4.3.3 Protecci¢n de los reguladores .................................................................... 57
4.3.4 Asociaci¢n de los reguladores y dimensionado ......................................... 58
4.4 Inversor o convertidor ................................................................................ 59
4.4.1 Tipos de convertidores ............................................................................... 59
4.4.2 Caracter¡sticas de los convertidores ........................................................... 61
4.4.3 Protecci¢n de los convertidores ................................................................. 62
4.4.4 Asociaci¢n de los convertidores y dimensionado ...................................... 62
4.5 Equipos de conexi¢n a la red ..................................................................... 62
5. CAMPO DE COLECTORES ........................................................................... 63
5.1 Introducci¢n ..............................................................
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