Construcción de sistemas fotovoltaicos

La estructura de un sistema fotovoltaico explicada de forma sencilla (con y sin almacenamiento)

Un sistema fotovoltaico consta de varios componentes. Estos no sólo garantizan su función, sino también la protección de los componentes individuales. En este artículo explicamos la estructura de un sistema fotovoltaico de una forma fácil de entender.

Lo primero es lo primero

  • Los módulos solares convierten la luz solar en corriente eléctrica directa.
  • El inversor convierte la corriente continua generada en corriente alterna.
  • Los cables fotovoltaicos conectan los componentes del sistema fotovoltaico y transmiten la electricidad.
  • La subestructura fija de forma segura los módulos solares al techo.
  • El medidor de electricidad mide la cantidad de electricidad generada y consumida.
  • El medidor inteligente monitorea y optimiza el consumo de electricidad.
  • El sistema de gestión de energía (opcional) controla el flujo de energía y aumenta la eficiencia del sistema.
  • El almacenamiento de energía (opcional) almacena el exceso de energía para usarla más adelante.
  • El wallbox (opcional) permite la carga de vehículos eléctricos con energía solar.

¿Cómo se construye un sistema fotovoltaico? 

Un sistema fotovoltaico consta de módulos solares, una subestructura, un inversor, cables fotovoltaicos y varios medidores. Los módulos solares convierten la luz solar en corriente continua. El inversor convierte esto en corriente alterna utilizable. Los cables fotovoltaicos conectan los componentes, mientras que la subestructura fija de forma segura los módulos. Los medidores monitorean el flujo de energía del sistema solar.

componentefunciónnecesidad
módulos solaresconvertir la luz solar en corriente continuanecesario
Infraestructurafija los módulos solares al techonecesario
Cable fotovoltaicoConectar los módulos y transmitir la corrientenecesario
Inversorconvierte la corriente continua en corriente alternanecesario
encimeraMide la electricidad generada y consumidanecesario
Medidor inteligenteMonitorea y optimiza el consumo de energíaopcional
Gestión de la energíacontrola el flujo de energía y aumenta la eficienciaopcional
Almacenamiento de energíaalmacena el exceso de electricidadopcional
Caja de paredEstación de carga para vehículos eléctricosopcional

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módulos solares

módulos solares convertir la luz solar en energía eléctrica. Están formadas por varias células solares. Estos se conectan en serie y en paralelo para lograr el voltaje y la potencia deseados. La eficiencia de un módulo solar depende del tipo de célula: las células solares monocristalinas alcanzan la máxima eficiencia con hasta 25%.

El módulo solar está sujeto en un marco de aluminio. El frente está protegido con una cubierta de vidrio. La parte posterior está hecha de película o vidrio. Los módulos de vidrio-vidrio son más caros, pero más robustos y duraderos. 

De módulo a cadena

Los módulos fotovoltaicos individuales están conectados entre sí y forman una cadena. Aquí es posible una conexión en serie o en paralelo. 

  • Conexión en serie:aumenta el voltaje porque los voltajes de los módulos individuales se suman. La corriente máxima corresponde a la corriente más baja de un módulo en la cadena. Si hay sombreado, toda la cadena falla.
  • Conexión en paralelo:aumenta la corriente porque las corrientes de los módulos individuales se suman. El voltaje permanece constante. Esto es particularmente útil para optimizar el rendimiento en situaciones de sombreado.

Infraestructura

La subestructura fija de forma segura los módulos solares al techo y garantiza su estabilidad. Dependiendo del tipo de techo existen diferentes métodos de instalación. En cubiertas inclinadas se suele utilizar la instalación sobre el tejado. Aquí los módulos están montados sobre rieles de aluminio. Los bastidores con peso se utilizan a menudo para techos planos.

  • Instalación en el techo:Los módulos fotovoltaicos se montan sobre rieles de aluminio que se anclan en las vigas del techo. Este método es especialmente popular para tejados inclinados.
  • Instalación en el techo:Los módulos solares están integrados en la piel del techo y reemplazan partes de la cubierta del techo, dando como resultado una apariencia estéticamente agradable.
  • Instalación de techo plano:Los módulos están montados sobre soportes y lastrados para garantizar la estabilidad frente al viento.

Cable fotovoltaico

Los cables conectan los módulos solares al inversor y a los demás componentes del sistema y transmiten la electricidad generada. Los cables fotovoltaicos están especialmente diseñados para uso en exteriores y pueden soportar las condiciones climáticas. Se colocan a través de conductos para cables y no deben apoyarse directamente sobre el techo.

Inversor

El Inversor Convierte la corriente continua generada por los módulos solares en corriente alterna. Esto lo hace adecuado para su uso en hogares y para su alimentación a la red eléctrica pública. Para la eficiencia del sistema fotovoltaico, es importante que el inversor esté dimensionado para adaptarse a la potencia total.

Los inversores modernos incluyen Rastreador de MPP. Maximizan el rendimiento de los módulos solares monitoreando continuamente el voltaje y la corriente de funcionamiento óptimos. También tienen mecanismos de protección. Éstos evitan sobrecargas, cortocircuitos y otros fallos de funcionamiento del sistema fotovoltaico. También generan calor y por lo tanto necesitan estar bien ventilados.

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encimera

Los medidores fotovoltaicos miden la cantidad de electricidad generada y consumida y ayudan con la facturación y el monitoreo del consumo de electricidad. Los sistemas fotovoltaicos utilizan distintos medidores, como medidores de energía solar, medidores de alimentación y medidores de consumo. Los sistemas modernos a menudo utilizan medidores bidireccionales que registran tanto la alimentación como el consumo.

  • Medidor de energía solar: mide la electricidad generada por el sistema fotovoltaico
  • Medidor de alimentación: mide la electricidad suministrada a la red pública
  • Medidor de consumo: mide la electricidad consumida en el hogar
  • Medidor bidireccional: registra tanto la alimentación como el consumo, lo que suele ocurrir con los sistemas solares modernos 

En el marco de la transición energética, los sistemas de medición inteligentes (los llamados contadores inteligentes) adquieren cada vez mayor importancia. Estos medidores inteligentes son cruciales para el uso eficiente de la energía renovable y la integración de fuentes de energía descentralizadas en la red eléctrica.

Medidor inteligente

Un medidor inteligente es un medidor de electricidad inteligente que monitorea el consumo de electricidad en tiempo real y transmite estos datos al operador de la red y al sistema de gestión de energía. Los medidores convencionales sólo miden el consumo total. Los medidores inteligentes, por otro lado, pueden proporcionar información detallada sobre el consumo de energía y ayudar a controlar eficientemente el consumo de electricidad.

Los medidores inteligentes ofrecen varias Ventajas en comparación con los medidores convencionales:

  • Monitoreo en tiempo real:Permiten un seguimiento preciso del consumo energético en tiempo real, lo que conlleva un mejor control y optimización del consumo eléctrico.
  • Mayor eficiencia:A través del análisis detallado del consumo, los usuarios pueden hacer más eficiente su consumo energético y así ahorrar costes.
  • Apoyando la transición energéticaLos medidores inteligentes son esenciales para la integración de energías renovables porque monitorean y controlan el flujo de energía de fuentes descentralizadas como los sistemas fotovoltaicos.
  • Transferencia automatizada de datos:La transmisión automática de datos de consumo al operador de red facilita la facturación y la gestión de la red eléctrica.

Gestión energética (opcional)

El sistema de gestión de energía controla y optimiza el flujo de energía dentro del sistema fotovoltaico. Esto maximiza la eficiencia del sistema solar y aumenta el autoconsumo de energía solar autogenerada. Incluye hardware y software para monitorizar y controlar los flujos de energía y está conectado en red con otros dispositivos inteligentes del hogar.

Tiene lo siguiente Tareas:

  • Monitoreo de la producción y el consumo de energía
  • Optimizar el uso de la electricidad autogenerada
  • Control de la alimentación a la red y del uso del almacenamiento de electricidad

Almacenamiento de energía (opcional)

Los sistemas de almacenamiento de energía almacenan el exceso de energía solar para su uso posterior. Esto permite aumentar el autoconsumo y aumentar la independencia de la red eléctrica pública. Generalmente se instala entre los módulos solares y el inversor.

Un dispositivo de almacenamiento de energía típico consta de una o más celdas de batería, generalmente basadas en tecnología de iones de litio. Estas celdas están alojadas en una carcasa que también tiene un sistema de gestión de batería (BMS). El BMS supervisa y controla el proceso de carga y descarga para maximizar la vida útil y la eficiencia del sistema de almacenamiento.

Wallbox (opcional)

Un wallbox es una estación de carga para vehículos eléctricos. Permite la carga rápida y segura de coches eléctricos en casa. Son una solución cómoda para aumentar el autoconsumo de la instalación fotovoltaica.

Una caja de pared típica consta de una carcasa robusta, un cable de carga y varios componentes electrónicos para controlar y supervisar el proceso de carga. Algunos modelos también tienen funciones para integrarse en el sistema de gestión de energía del hogar y ofrecen opciones de carga inteligente.

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