5 Elementos indispensables en un sistema solar fotovoltaico: guía completa

La instalación de un sistema solar fotovoltaico es una opción cada vez más popular para quienes desean reducir sus costos en la factura eléctrica y contribuir a la sostenibilidad ambiental. Pero, ¿cuáles son los elementos realmente esenciales para garantizar el correcto funcionamiento y la eficiencia de un sistema fotovoltaico? En este artículo, veremos los 5 componentes imprescindibles de un sistema fotovoltaico, que no pueden faltar para obtener el máximo rendimiento.

1. Módulos fotovoltaicos (paneles solares)

Los módulos fotovoltaicos son el corazón de todo sistema. Compuestos por células solares de silicio, su función es convertir la energía solar en electricidad de corriente continua (CC). La elección de los paneles depende de:

Eficiencia

La eficiencia indica el porcentaje de energía solar que el panel puede convertir en electricidad. Según la tecnología, los valores varían:

• Paneles monocristalinos: ofrecen una alta eficiencia, generalmente entre el 18% y el 21%.

• Paneles policristalinos: ligeramente menos eficientes que los monocristalinos, pero pueden funcionar mejor en condiciones de luz variable durante el día.

• Paneles de película delgada: caracterizados por una eficiencia inferior, pero se desempeñan bien en presencia de luz difusa o altas temperaturas.

Tecnología

Las principales tecnologías disponibles son:

• Monocristalinos: fabricados con silicio monocristalino, reconocibles por su color oscuro y uniforme. Son valorados por su alta eficiencia y durabilidad, que puede superar los 25 años.

• Policristalinos: compuestos por células de silicio policristalino con cristales orientados aleatoriamente. Tienen un color azul intenso y un rendimiento ligeramente inferior al de los monocristalinos.

• Película delgada: fabricados con materiales como silicio amorfo o teluro de cadmio, presentan un aspecto oscuro uniforme y se adaptan bien a diferentes soluciones arquitectónicas gracias a su flexibilidad.

Potencia nominal

La potencia nominal de un panel, expresada en vatios pico (Wp), indica la potencia máxima que el módulo puede generar en condiciones estándar de prueba (STC), es decir, con una irradiación de 1000 W/m² y una temperatura ambiente de 25°C.

2. Inversor fotovoltaico

El inversor es un componente clave en todo sistema fotovoltaico. Su función principal es transformar la electricidad producida por los paneles, que es en corriente continua (CC), en corriente alterna (CA), haciéndola utilizable para el consumo doméstico o para inyectarla a la red eléctrica.

Existen diferentes tipos de inversores, cada uno diseñado para necesidades específicas:

• Inversores de cadena: conectan varios paneles solares en serie, formando "cadenas". La corriente continua producida se convierte luego en corriente alterna. Un punto crítico es que el rendimiento de toda la cadena puede disminuir si incluso un solo panel está sombreado o presenta un fallo.

• Microinversores: se instalan directamente en cada panel. Permiten que cada módulo funcione de manera independiente, mejorando la eficiencia general, especialmente en sistemas sujetos a sombreados parciales o con diferentes orientaciones. Su principal desventaja es el costo inicial más alto en comparación con los inversores de cadena.

• Inversores centralizados: utilizados principalmente en grandes instalaciones, como las industriales o en terrenos, pueden gestionar la energía de numerosas cadenas y convertirla en corriente alterna. Ideales para manejar altos volúmenes de producción energética.

• Inversores híbridos: combinan las funciones de un inversor normal con la capacidad de gestionar sistemas de almacenamiento energético. Además de convertir la energía, regulan también la carga y descarga de las baterías, facilitando el autoconsumo y optimizando el uso de la energía producida.

3. Estructura de soporte

La estructura de soporte tiene la función de anclar firmemente los paneles solares al techo o directamente al suelo. Generalmente se fabrica con materiales altamente resistentes como acero galvanizado o aluminio, capaces de garantizar solidez y durabilidad incluso en condiciones climáticas adversas, soportando sin problemas la carga del viento y la nieve.

Al diseñar e instalar una estructura de soporte, es fundamental considerar algunos parámetros clave:

Inclinación

La eficiencia de los paneles también depende del ángulo con el que están inclinados. Este valor varía según la latitud del sitio de instalación. En Italia, la inclinación recomendada es entre 30° y 40°. Más específicamente:

• En las regiones del norte, se prefiere una inclinación entre 35° y 40°.

• En el sur, se recomienda una inclinación entre 20° y 30°.

Orientación

La orientación ideal para maximizar la producción de energía solar es hacia el sur. Sin embargo, orientaciones ligeramente desplazadas, como sureste o suroeste, también garantizan buenos resultados, con pérdidas de eficiencia generalmente inferiores al 5-10%.

Certificaciones de resistencia

Es esencial que la estructura cumpla con las normativas vigentes y posea certificaciones que acrediten su resistencia a cargas de viento, nieve y otras solicitaciones previstas por la normativa local.

4. Sistema de almacenamiento

Cada vez más usuarios eligen integrar su sistema fotovoltaico con un sistema de almacenamiento. Las baterías permiten almacenar la energía producida durante el día y utilizarla por la noche o en momentos de baja irradiación solar.
Las principales tecnologías de baterías son:

Baterías de litio

Ventajas:

• Tienen una larga vida útil, soportando miles de ciclos de carga y descarga.

• Ofrecen una alta eficiencia, con rendimientos superiores al 95%.

• Requieren poco mantenimiento, no necesitan rellenado ni controles regulares.

• Pueden descargarse hasta el 80-90% de su capacidad sin comprometer su vida útil.

Desventajas:

• Su costo de adquisición es más alto que el de las baterías tradicionales.

Baterías de plomo-ácido

Ventajas:

• Generalmente son más económicas en el momento de la compra.

Desventajas:

• Tienen una vida útil más corta y soportan menos ciclos de carga/descarga en comparación con las baterías de litio.

• Requieren mantenimiento periódico, como el control y relleno del electrolito.

• Presentan una eficiencia inferior, variable entre el 70% y el 85%.

• Es aconsejable no descargarlas más allá del 50% para evitar un deterioro rápido.

5. Cuadro eléctrico y dispositivos de seguridad

Para garantizar seguridad y fiabilidad en todo el sistema fotovoltaico, son indispensables algunos componentes fundamentales:

• Cuadro eléctrico de protección: funciona como una centralita que organiza todos los dispositivos de seguridad. Garantiza orden en las conexiones eléctricas y facilita las operaciones de control y mantenimiento.

• Interruptores diferenciales: protegen contra descargas eléctricas, detectando fugas de corriente a tierra y cortando inmediatamente el circuito en caso de anomalías.

• Interruptores magnetotérmicos: ofrecen protección en dos frentes: el componente térmico gestiona sobrecargas prolongadas, mientras que el magnético reacciona rápidamente ante cortocircuitos, protegiendo el sistema y reduciendo el riesgo de incendios.

• Protecciones contra sobretensiones (SPD): defienden el sistema de picos de tensión debidos a eventos como rayos. Desvían el exceso de energía hacia tierra. Se recomienda su instalación tanto en el lado de corriente continua (CC) como en el de corriente alterna (CA).

• Contadores bidireccionales: permiten monitorizar tanto la energía tomada de la red como la inyectada, facilitando la gestión de la energía producida y la participación en sistemas de incentivos o de balance neto.

Estos dispositivos trabajan conjuntamente para garantizar un sistema eficiente y seguro, protegiendo tanto los equipos como a los usuarios.

Seleccionar cuidadosamente todos los elementos de un sistema fotovoltaico es fundamental para garantizar eficiencia, seguridad y durabilidad a largo plazo. Solo así será posible obtener los verdaderos beneficios de esta tecnología.