¿Qué es la energía solar?
La energía solar es la energía obtenida directamente del sol. Para transformar la energía solar en eléctrica se utilizan los paneles solares, que están formados por células fotovoltaicas que captan la energía del sol (fuente de energía renovable) y la convierten en electricidad
Algunas de las aplicaciones de la energía solar son:
- Convertir la energía solar en electricidad
- Iluminación solar
- Calentamiento del agua
- Cargadores solares para dispositivos móviles
- Sistemas de climatización
Instalaciones solares fotovoltaicas
Las instalaciones solares fotovoltaicas son sistemas que transforman la energía solar en electricidad a través de paneles solares. Estas instalaciones se componen de varias partes que vamos a describir a continuación:
- Paneles solares
- Reguladores de carga
- Baterías
- Inversores
Las instalaciones solares fotovoltaicas son una alternativa a los sistemas tradicionales de energía y presentan numerosas ventajas como:
- Bajo coste de mantenimiento
- No dependen de recursos no renovables
- Reducción de la huella de carbono
- Utilización de energía gratuita y disponible
Sistema fotovoltaico aislado para autoconsumo
¿Es posible el autoconsumo de energía eléctrica con paneles solares? La respuesta a esta pregunta es si
Se denomina sistema fotovoltaico para autoconsumo propio, una instalación aislada destinada para auto abastecerse de electricidad
Hemos escrito este post para una mejor compresión de este tipo de instalaciones eléctricas. Con el pretendemos que cualquier persona pueda comprender a grandes rasgos el funcionamiento de la energía solar fotovoltaica
Un sistema bien diseñado y con suficiente espacio para poder montar distintos paneles solares, puede cubrir nuestras necesidades de energía eléctrica
En las instalaciones aisladas de la red eléctrica se recomienda poder disponer de una ayuda externa de energía, como puede ser un grupo electrógeno
Estas instalaciones son muy recomendadas en viviendas aisladas, casas de campo y donde sea de difícil o un coste demasiado elevado la posible conexión a la red eléctrica existente
Se recomienda, antes de montar los paneles solares hacer un estudio detallado, el cual se estudiarán nuestras necesidades y usos que vamos a dar a la instalación eléctrica
Para poder dimensionar y saber que tipo de instalación fotovoltaica necesitamos, es conveniente saber el consumo de los distintos aparatos que queremos conectar a la instalación eléctrica. Y si dicha instalación autónoma puede cubrir nuestras necesidades de consumo en las condiciones más desfavorables (varios días nublados o lloviendo)
Que beneficios nos va a aportar la energía solar fotovoltaica
Los paneles solares son alimentados por una fuente inagotable de energía, la energía solar
La instalación solar fotovoltaica no genera emisiones de CO2
No genera ruidos molestos, como si puede hacerlo la energía eólica
Tampoco precisa de agua o viento para su funcionamiento. Solo necesita que sea un día soleado
Con la energía solar, se reduce la dependencia energética de los combustibles fósiles
Las instalaciones solares precisan de poco mantenimiento para su funcionamiento y tienen una larga vida útil
Los picos de producción de la energia solar, coinciden en gran parte con las horas de mayor consumo eléctrico (durante el día)
Este tipo de instalaciones solares son modulables, es decir podemos aumentar el número de paneles solares o de baterías, según aumenten o disminuyan nuestras necesidades
Los paneles solares están diseñados para aguantar las inclemencias del tiempo (frío, calor, viento o nieve)
Los kits de autoconsumo solar son ideales para zonas donde no llegue la electricidad o sea muy caro la conexión a la red eléctrica existente
Los costes de los diferentes elementos que componen estos kits solares se abaratan con el tiempo, aumentando sus prestaciones
El montaje de estos tipos de kits solares, tiene un periodo muy interesante de amortización
Los kits de energía solar autoconsumo, nos permiten consumir la electricidad que generamos, ayudándonos a reducir y ahorrar en nuestra factura eléctrica
Si después de todas estas afirmaciones tiene dudas, puedes solicitar un estudio de viabilidad y asesoramiento personalizado realizado por algún técnico instalador cualificado, esto te permitirá ahorrar tiempo y dinero
Cualquier persona con conocimientos básicos en electricidad y un pequeño kit de paneles solares, más un manual, puede realizar una pequeña instalación solar fotovoltaica. Lo recomendable es que estos montajes sean siempre revisados y supervisados por un instalador cualificado para ello
¿Qué es un kit para autoconsumo?
Los kits de autoconsumo solar, son conjuntos de elementos de fácil instalación, estos en su montaje deben de ser revisados por algún técnico instalador cualificado. Para un correcto funcionamiento y montaje en óptimas condiciones de seguridad
Estas instalaciones solares de auto consumo no se conectan a la red eléctrica, y producen por si mismas la electricidad necesaria para su consumo
Estas instalaciones son autosuficientes, generan la energía eléctrica suficiente para cubrir nuestras necesidades básicas, se montan en viviendas, locales, casas de campo, pozos de agua …
¿Dónde comprar un kit para autoconsumo eléctrico?
Este tipo de kits de autoconsumo puedes adquirirlos en almacenes de material eléctrico, ferreterías o cadenas de bricolaje
Si no estas puesto a manipular la electricidad, nuestro consejo es que contactes con un instalador autorizado para el montaje de este tipo de instalaciones eléctricas
Elementos que forman un kit con paneles solares para autoconsumo
Vamos a hablar de los distintos componentes que conforman una instalación solar fotovoltaica aislada de autoconsumo
Los paneles solares o módulos fotovoltaicos (generador fotovoltaico)
El conjunto de paneles solares, son los elementos encargados de captar la radiación solar (luz que emite el sol) y transformarla en energía eléctrica de corriente continua (DC o CC)
Un panel solar consta de varias celdas solares conectadas entre sí, cada cuadrado es una celda. Cada celda solar nos proporciona una pequeña cantidad de energía. Todas ellas unidas nos ofrecen la cantidad suficiente de energía eléctrica aprovechable
La radiación solar. 4 horas de sol en los meses más desfavorables (invierno en Europa) y los meses más favorables (verano) hasta 7 horas dependiendo del país y su ubicación
Fórmula para calcular la potencia
Potencia = Intensidad x voltaje Vatios (W) = Amperios x voltios
Cómo conectar los paneles solares
Los paneles pueden ir conectados de distintas formas
Conexión en paralelo (positivo con positivo y negativo con negativo) este montaje hace que suba la intensidad y no varía el voltaje de la los paneles solares
Conexión en serie, esto se hace para aumentar el voltaje de los mismos, en este caso la intensidad no varía
Y conexión mixta, de esta manera ajustamos el voltaje y la intensidad a nuestras necesidades
Cada instalación solar puede ser distinta según su diseño. Para un mejor rendimiento de los paneles solares se recomienda una buena orientación solar o el montaje de seguidores solares, aunque estos últimos hacen que aumente el coste de la instalación solar
Conexión en serie. Se utiliza cuando queremos aumentar la tensión (el voltaje – V) de los paneles solares
Conexión en paralelo. Se utiliza cuando queremos aumentar la intensidad (amperaje – A) de los paneles solares
Conexión mixta. Se utiliza cuando queremos aumentar el voltaje y la intensidad del grupo de paneles solares. Conectándolos en serie y paralelo
El regulador de carga
El regulador se encarga de controlar la energía que llega desde los paneles solares fotovoltaicos, dependiendo de la luz del sol que estén recibiendo y el montaje que se haya realizado
También se encarga de adecuar el voltaje y gestionar la carga de las baterías o acumuladores, regulando la intensidad de carga y descarga a una determinada tensión nominal para prolongar su vida útil de las baterías
El regulador proporciona una salida de corriente continua a una determinada tensión nominal (12 o 24V en DC) para instalación eléctrica, esta puede ser utilizada en corriente continua o pasarla por el inversor para poder utilizar la electricidad en corriente alterna
El material y los aparatos que utilicemos deben de ser apropiados para ser utilizados 12 o 24 voltios en corriente continua según corresponda
Baterías o acumuladores eléctricos
Las baterías, son las encargadas de almacenar la energía eléctrica mediante un proceso electroquímico, energía producida por los paneles solares durante las horas de sol
También se encargan de proporcionarnos electricidad durante las horas sin sol. Este ciclo se repite todos los días
Las baterías se montan en instalaciones solares autónomas
El funcionamiento de las pilas, baterías y paneles solares es idéntico.
Si unimos baterías o paneles en serie, sumamos los voltajes de los mismos y la intensidad no varía
Conexión en serie. Si unimos en serie varias baterías sumamos el voltaje, la intensidad no varía
Conexión en paralelo. Si unimos en paralelo varias baterías sumamos la intensidad, el voltaje no varía
Conexión mixta. Si unimos en paralelo y serie varias baterías aumentamos el voltaje y la intensidad
El inversor de corriente DC/AC
Se encarga de transformar la energía de los paneles solares (grupo fotovoltaico) o de las baterías, que llega desde el regulador en corriente continua y la transforma en corriente alterna para su consumo en la red eléctrica existente, electricidad idéntica a la que utilizamos en nuestras viviendas, para la iluminación, tomas de corriente y demás usos domésticos
Los inversores de las instalaciones solares en España y algunos países de Europa nos proporcionan una onda senoidal a 230V en corriente alterna y una frecuencia de 50Hz (hercios)
En América se suele utilizar una onda senoidal a 120V o 230V en corriente alterna y una frecuencia de 60Hz (hercios)
La ubicación de los inversores se realizará dentro de un armario estanco y cerrado, lo que hace que se reduzca y minimice el riesgo eléctrico
El consumo eléctrico son los distintos aparatos eléctricos que conectamos a la instalación eléctrica
Estos pueden ser de corriente continua o de corriente alterna. Estos dependerán si queremos conectarlos al regulador (DC) o al inversor (AC)
Consumos en corriente continua (DC). En las instalaciones de autoconsumo podemos utilizar electricidad directamente desde el regulador a un voltaje en corriente continua de 12 o 24 voltios sin necesidad de utilizar un inversor de corriente
Consumos en corriente alterna (AC). Para poder utilizar la electricidad en corriente alterna necesitamos que el inversor modifique la corriente continua que llega desde el regulador y la convierta en corriente alterna idéntica a la de nuestras casas (230V y 50Hz)
Estos dos tipos de corriente irán por líneas y cajas de conexión distintas e independientes (dos ramales separados), unas para la corriente continua y otras para la corriente alterna
En las siguientes imágenes podemos ver dos esquemas resúmenes del montaje de una instalación solar
Resumen del montaje completo de la instalación de autoconsumo. En el resumen, podemos apreciar los distintos elementos que conforman la instalación solar
Esquema unifilar de una instalación solar fotovoltaica. En él, podemos apreciar los distintos elementos que conforman la instalación solar unidos por líneas de un solo trazo
Las instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red
Las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red eléctrica son aquellas que no llevan baterías
El funcionamiento de estas instalaciones es idéntico al de las instalaciones aisladas que llevan baterías, pero sin ellas, lo cual abarata el coste y mantenimiento de la instalación eléctrica
Estas instalaciones deben de ser realizadas por personal cualificado, ya que inyectaremos corriente eléctrica a la red de distribución
Este volcado sin ningún control puede dañar la red eléctrica o causar problemas y riesgos al personal que la realiza mantenimientos sobre la red eléctrica de distribución
Los excedentes de energía que no se consumen se pueden vender a las compañías eléctricas. En cada país tienen sus propias normas sobre la energía excedente, compensación en la factura, pago por Kwh o ……
En el caso de plantearnos la venta de electricidad, debemos de analizar los gastos de este tipo de instalación y si compensa la inversión que tengamos que realizar
Este tipo de instalación debe ser un trabajo realizarlo por un instalador electricista cualificado
Las instalaciones solares conectadas a la red, son una buena alternativa en instalaciones industriales. Ya que las horas de mayor consumo eléctrico, coinciden con las horas de mayor producción de energía solar. Abaratando la factura de electricidad al reducir el consumo eléctrico
La gran mayoría de industrias posee un tejado amplio, ideal para montar placas solares ya que estas necesitan de grandes superficies para montar instalaciones solares fotovoltaicas altamente rentables
Resumen de algunas de las ventajas de la energía solar
La energía solar se utiliza en numerosas aplicaciones más allá de la generación de electricidad, como por ejemplo, en la agricultura o en la industria. Otras de sus ventajas son:
- Reducción de costes en la factura de energía eléctrica
- Reducción de emisiones de gases contaminantes
- Mayor independencia energética
- Mayor sostenibilidad
Identificación de los cables conductores en instalaciones solares
Para los dos sistemas de corriente utilizaremos distintos colores de cables. Desde los paneles solares hasta el inversor es corriente continua utilizaremos cables de colores rojo y negro
Y una vez modificada la electricidad en el inversor a corriente alterna, utilizaremos los colores de los cables de fase, marrón, negro o gris, amarillo/verde para la protección o tierra y azul para el neutro
Los colores de los cables en corriente alterna, dependerán del país de uso y la normativa vigente en el mismo
El inversor alimenta la instalación eléctrica en corriente alterna, una vez salen los cables de inversor el resto de la instalación eléctrica es como en una casa, con onda senoidal a 230V y 50Hz (hercios) en España y Europa
Interruptor general automático (IGA) es un elemento de seguridad eléctrica, con capacidad de interrumpir la corriente sin ninguna actuación externa.
La función principal del interruptor general es proteger las líneas eléctricas de sobre intensidades debidas a corto circuitos o sobrecargas de la red
Diferencial (ID) es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los aparatos
Los interruptores magnetotérmicos, son dispositivos capaces de interrumpir la corriente eléctrica de los circuitos cuando estos sobrepasan ciertos valores máximos. Protegiendo la instalación contra cortocircuitos y sobrecargas.
Cada circuito deriva desde cada magnetotérmico del cuadro de la vivienda, de cada uno salen dos cables de alimentación y a ellos se les une uno de seguridad
Los cables de alimentación son: uno fase y otro neutro que alimentan los diferentes usos en una instalación eléctrica. Dependiendo del consumo variara la potencia del magnetotérmico y el tamaño de los cables.
El cable de seguridad es el de toma de tierra, este evitara que podamos sufrir descargas eléctricas.
La falta de toma de tierra también puede provocar descargas eléctricas, por ese motivo todos los aparatos que conectamos a la red eléctrica deberían de disponer de ella.
La toma de tierra es una forma de proteger a los usuarios de los receptores que conectamos a la red eléctrica.
Este cable en su parte final deriva a tierra en una pica o placa de cobre enterrada bajo tierra en el suelo de la vivienda. Esta pica de cobre ofrece poca resistencia, para que derive a tierra la electricidad que pueda recibir por medio de este cable de protección.
Como mínimo montaremos dos circuitos uno para iluminación y otro para tomas de corriente
C1 circuito destinado a alimentar los puntos de iluminación.
Instalar el cable de sección 1,5 milímetros cuadrados y magnetotérmico de 10A.
C2 circuito destinado a tomas de uso general y frigorífico.
Instalar el cable de sección 2,5 milímetros cuadrados y magnetotérmico de 16A.
Más información del resto de los circuitos en la página de instalaciones eléctricas en vivienda.
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