Erro

JUser: :_load: Unable to load user with id: 63

PANEIS FOTOVOLTAICOS

Detalles: Categoría pai: ENERXIAS RENOVABLES; Visitas: 5956

Paneis Fotovoltaicos

Temos comercialmente 3 tipos de módulos fotovoltaicos; recentemente acaba de aparecer un 4º tipo, os flexibles que crearon moitas espectativas pero que non acaban de arrancar

- Módulos monocristalinos.

- Módulos policristalinos.

- Módulos de capa fina.

- Módulos fotovoltaicos flexibles.

En investigación temos algún que outro tipo de módulo fotovoltaico. Un que acada bos rendementos pero caro é o de concentración que leva unha lente encima da célula para concentrar maior radiación sobre ela.

Os módulos FV monocristalinos son os mais utilizados, teñen visibles as células, que son cuadrangulares pero coas esquinas recortadas (non se poden facer células totalmente cadradas). O rendemento oscila entre un 11 e un 15 %.

Os módulos FV policristalinos son un pouco menos usados que os monocristalinos, e soen acadar uns rendementos un pouco mais baixos. En xeral son moi vistosos e, nalgún caso, non é fácil contar o número de células; estas son totalmente cuadrangulares.

Módulo monocristalino

Módulo policristalino

Módulo de capa fina

Módulo flexible CIGS

Os módulos FV de capa fina constitúen un pequeno segmento dentro dos módulos fotovoltaicos, poden ser semitransparentes polo que se poden meter en teitos e paredes para que deixen pasar a luz. Aínda que de momento teñen un rendemento un pouco mais baixo, hai unha forte investigación en torno a este tipo de tecnoloxía.

Os módulos FV flexibles é un novo tipo de panel que apareceu recentemente. Aínda que levan pouco tempo no mercado hai fundadas esperanzas para que poidan representar un paso adiante, farían que a enerxía solar FV sexa competitiva sen axudas públicas. Están baseados nunhas nanopartículas fotovoltaicas de tecnoloxía CIGS (Cobre, Indio, Galio e Selenio). Debido á súa flexibilidade e lixeireza poden ser incorporados en cubertas de edificios, paredes, mochilas, teitos de coches, etc, incluso poden ser recortadas cunhas tesoiras para adaptarse a unha aplicación concreta. En construción están a ser empregadas para impermeabilizar tellados, terrazas, etc facendo as dúas funcións de xerar electricidade e illar.

Paneis fotovoltaicos en sistemas illados:

O paneis deben de producir, como mínimo, tanta enerxía como precisan as cargas de consumo e alimentar o propio sistema (regulador, inversor, perdas en condutores, perdas das baterías, etc.).

Para un funcionamento óptimo deben de funcionar no punto de máxima potencia (MPP), isto conséguese co Regulador. En aplicacións moi simples podemos utilizar o panel sen regulador aínda que sen o máximo rendemento.

Os paneis ou módulos fotovoltaicos teñen que ser axeitados para a carga das baterías, se o sistema as leva. Son habituais tensións de 12, 24 e 48 voltios. Con agrupacións serie e/ou paralelo podemos acadar calquera tensión ou intensidade.

Paneis fotovoltaicos en sistemas conectados á rede:

En sistemas conectados á rede ao non existir as baterías, non estamos suxeitos a unha tensión determinada, esta, en todo caso, márcanola o inversor, xa que logo os paneis poden ter calquera tensión. O que deben de soportar é a tensión da rede na que están metidos, ou sexa, non podemos poñer en serie máis paneis dos que por seguridade marque o fabricante, este dános o dato como máxima tensión do sistema (suma da tensión de todos os módulos).

Características.

Características eléctricas:

As características eléctricas especificadas polo fabricante están referidas a unha:

- Irradiancia incidente: 1000 W/m2.

- Espectro radiante: AM=1,5.

- Temperatura da célula: 25ºC

Datos:

- Potencia nominal, potencia máxima ou potencia pico, Pnom.

- Tolerancia: ±%, sole estar comprendida entre un 2 a un 5 %.

- Tensión a circuíto aberto, Voc.

- Tensión nominal, Vnom.

- Tensión a máxima potencia, Vmp ou Vmmp.

- Intensidade a máxima potencia, Imp ou Immp.

- Intensidade en curtocircuíto, Isc.

- Coeficiente de temperatura de tensión (ou de Voc), en mV/ºC.

- Coeficiente de temperatura de intensidade (ou de Isc), en mA/ºC.

- Coeficiente de temperatura de potencia máxima (ou de Pmax).

- Eficiencia do módulo entre un 12 e o 15 % en monocristalino e policristalino, sobre 6-7 en capa fina.

- TONC, Temperatura de Operación Nominal da Célula, normalmente 47ºC.

- Tensión máxima do sistema, non sobrepasar conectando módulos en serie.

- Curvas V-I segundo radiación.

- Curvas V-I segundo temperatura.

Características mecánicas:

- Ancho e alto.

- Peso.

- Forma de suxeición.

- Forma de conexionado eléctrico.

- Grao de protección IP.

- Opaco/semitranslúcido.

- Resistencia a sarabia, etc.

Montaxe.

Na montaxe dos paneis fotovoltaicos debemos ter en conta fundamentalmente:

As placas deben estar orientadas basicamente cara ao Sur e cunha inclinación entre 30º e 60º.
Deberán estar libres de sombras.
Facer o conexionado (positivo, negativo e terra). O armazón da placa ten que ir conectado á terra.
O ideal é que as placas foran seguindo o sol (deste xeito as placas captan en todo momento a máxima enerxía dispoñible). Para isto teñen que estar montadas nun seguidor solar, debendo procurar que o seguidor poida apuntar ao sol dende que nace ate que se pon.
Pasar os cables cara ao regulador. A lonxitude de cable, entre placas e regulador, debe ser a menor posible para diminuír custes e perdas de enerxía.

Ubicación:

Os paneis fotovoltaicos poden ser colocados en múltiples lugares, é esixible que lles dea o sol o maior tempo posible e, a ser posible, que os raios incidan perpendicularmente sobre o módulo solar. Como posibles ubicacións citamos:

- En estrutura no chan.

- En estrutura nunha terraza.

- No tellado sobre unha estrutura sobre a cubrición.

- No tellado, facendo de cuberta.

- Nas paredes verticais sobre unha estrutura.

- Nas paredes, substituíndo totalmente ou parcialmente a parede.

- En mastro no chan ou terraza.

- En seguidores solares.

- En porches de edificios.

- Como cubrición para aparcacoches.

O que hai que ter en conta é que a ser posible, o aire que se quenta que hai detrás do panel se poida renovar facilmente para non diminuír o rendemento do módulo. Por esta debemos deixar circular o aire por detrás, esto hai que telo moi en conta cando os poñemos sobre os tellados.

Mantemento.

As placas fotovoltaicas necesitan un mantemento moi baixo, normalmente a limpeza faina a mesma choiva e só necesitamos comprobar que están producindo 1 ou 2 veces ao ano. Tamén debemos revisar amarres, cables, deterioros físicos por culpa da caída dalgún obxecto contundente ou da desorientación.

A continuación podemos ver distintos tipos de placas e instalacións fotovoltaicas:

Na seguinte figura podemos ver os módulos fotovoltaicos que cargan as baterías para alimentar diversas cargas na aula de Renovables:

A continuación pódese ver en formato PDF as características dos seguintes módulos

Módulo fotovoltaico policristalino de Atersa A-135P
Módulo fotovoltaico monocristalino de Isofotón ISF-230/235/240
Manual de instalación uso e mantemento dos módulos de Isofotón

REGULADOR:

Introdución.

O Regulador é un compoñente que acondiciona a enerxía que procede do panel para trasladarlla á batería ou á carga. Debe procurar en todo momento transferir a máxima enerxía para que o sistema teña a maior eficiencia posible.

As funcións do regulador son:

- Asegurar que o sistema traballe sempre no punto de máxima potencia mentres a batería está descargada.

- Protección da batería contra descarga profunda.

- Limitación da tensión de fin de carga (protección contra sobrecarga da batería).

- Evitar a descarga das baterías ao traveso dos paneis.

- Axuste da curva de carga segundo a batería.

- Protección contra polaridade inversa.

- Protección contra sobrecarga e curtocircuíto.

- Axuste da tensión de fin de carga á temperatura da batería, mediante sensor de temperatura externo.

- Protección contra os raios.

- Indicación da carga en cada momento.

- Indicación da V e I de carga e consumo.

- Indicación da enerxía producida polos paneis durante un certo tempo programable.

- Indicación da enerxía consumida pola carga durante un certo tempo programable.

- Indicación de fallas na instalación.

- Ecualización ou igualación; o regulador envía durante un certo tempo impulsos ou tensión máis alta para igualar a tensión das baterías.

	Nesta figura aparece un Regulador con voltímetro e amperímetro analóxicos, LEDs, 12/24V, 10/20A e caixa de chapa galvanizada.
	Regulador dixital para tensións entre 12 e 48 V, con conexión a PC para monitorizar diversos parámetros
Regulador que presenta numerosas indicacións do estado da instalación.

Características.

As características eléctricas máis salientables son:

- Tensión de traballo.

- Tensión máxima (máxima tensión do sistema de paneis en circuíto aberto).

- Intensidade de carga.

- Intensidade de pico.

- Caída de tensión no regulador.

- Consumo típico en repouso.

- Consumo típico en operación.

- Tipos de proteccións.

- Axustes para distintos tipos de batería.

- Desconexión por baixa tensión (pode ser axustable).

- Reconexión por baixa tensión automática.

- Rango de temperaturas.

- Ecualización manual e/ou automática.

- Sensor de temperatura para baterías.

- Conexión a PC

Entre as características mecánicas podemos citar:

- Dimensións.

- Peso.

- Forma de montaxe.

- Conexionado.

- Posibles ampliacións.

Colocación.

Temos reguladores para o interior e para o exterior; en todo caso un regulador para o interior pode poñerse no exterior se vai dentro dunha caixa coa protección axeitada.

O regulador debe ir o máis preto posible da batería xa que é o que controla o estado desta. Hai reguladores aos que non debemos conectar un interruptor entre batería e regulador, poden non facer ben as medidas.

Hai que ver se pode ir en horizontal ou vertical, así como respectar as distancias para a disipación da calor.

No referente ao conexionado podemos destacar que:

- Nunca debe haber problemas co conexionado, veñen serigrafiadas as conexións para o Panel FV, para a Batería e para a Carga. Con todo hai que fixarse na polaridade.

- Utilizar para o positivo cable de cor vermella ou marrón.

- Utilizar para o negativo cable de cor negra ou branca.

Mantemento.

O mantemento do regulador consiste basicamente en controlar as indicacións do seu panel e a revisión das bornes e reaperte dos parafusos destas. A continuación amósanse as indicacións básicas do regulador Steca PR3030:


	Indicador de estado da carga, estatus día/noite e carga on/off.
	Indicador da tensión da batería medida polo regulador.
	Indicador da corrente de saída do módulo solar.
	Indicador da corrente de carga cara á batería.
	Indicador de corrente cara á carga de corrente contínua.
	Indicación da suma dos Ah cargados dende a primeira instalación ou o último reseteo. Para resetear a "0" deberanse manter pulsadas as dúas teclas tres segundos.
	Indicación da suma dos Ah descargados dende a primeira instalación ou o último reseteo. Para resetear a "0" deberanse manter pulsadas as dúas teclas tres segundos.
	Preaviso de desconexión contra descarga profunda. A modo de alerta o valor de SOC ou o valor de tensión centellea. ¡A cara está aínda feliz!.
	Desconexión da tensión. Se a protección contra a descarga profunda foi activada, a barra de SOC e o valor da tensión centellea segundo que indicador estea activo. A cara estará triste até que se alcance o umbral de reconexión!.

BATERÍAS OU ACUMULADORES:

Introdución.

A fonte de enerxía de orixe fotovoltaico (FV) caracterízase pola variabilidade tanto diaria como estacional. Para cubrir esta deficiencia, entre outras moitas funcións, utilizamos as Baterías ou Acumuladores.

As baterías para sistemas fotovoltaicos deben ser de alta eficacia, baixa autodescarga e soportar ben os ciclos de carga e descarga. En moitas instalacións cárganse e descárganse practicamente todos os días.

A maior parte das baterías para aplicacións FV son de chumbo-ácido (en contados casos Ni-Cd), cada vaso ou célula ten polo tanto 2 V. Normalmente preséntanse en vasos individuais de 2 V ou agrupadas con tensións de 6 ou 12 V (baterías monobloc).

Para baixas potencias podemos empregar baterías monobloc de 6 ou 12 V pero para altas potencias é recomendable empregar vasos de 2 V individuais e logo nós facer agrupacións Serie/Paralelo para acadar a tensión e capacidade necesaria.

As baterías de coche, con ser máis baratas, non son as máis axeitadas para as instalacións fotovoltaicas. Poden proporcionar unha intensidade punta moi alta pero non son axeitadas para cargas e descargas frecuentes.

A vida dunha batería acúrtase ao aumentar a temperatura, sobre todo se nos pasamos das temperaturas recomendadas polo fabricante.

	Batería monobloc de 12 Voltios
Acumuladores de vaso
	Baterías montadas en bancada
Baterías instaladas no Politécnico

Funcións:

O acumulador eléctrico ou batería permite:

- Dotar ao sistema dunha fonte de enerxía independente das condicións de radiación existente.

- Dotar de autonomía a instalación para os días que non teñamos radiación.

- Fixar unha tensión de referencia para todo o sistema.

- Dotar a instalación de certa capacidade para soportar puntas de intensidade, tanto en consumo como en produción.

Tipos de baterías.

As baterías son capaces de acumular enerxía eléctrica grazas a unha reacción electroquímica entre o chumbo das placas situadas no seu interior e o ácido sulfúrico do electrólito que as baña. Esa reacción é reversible, nun sentido da reacción cárgase a batería, e noutro sentido descárgase. Segundo isto podemos distinguir tres tipos de baterías:

- Chumbo-ácido con electrólito líquido. É o mais utilizado e con moita diferenza.

- Chumbo-ácido con electrólito xelificado (acumulador selado). Utilizado nalgunha batería monobloc fundamentalmente.

- Níquel-Cadmio. Moi pouco usado polo alto prezo.

Características.

Características eléctricas:

- Capacidade en A/h.

- Tensión nominal.

- Tensión de flotación, adoita ser entre un 8 a 15% maior da nominal.

- Tensión de carga rápida, soe ser entre un 15 e 25 % maior da nominal.

- Autodescarga, adoita ser entre un 2 o 5 % a 25ºC.

- Máxima fondura da descarga aconsellable, oscila entre o 20 % o 80 %. Podemos considerar un 50 % como normal.

- Eficiencia, relación entre a carga extraída e a previamente introducida.

- Vida media da batería; vén dada, en xeral, polo número de cargas e descargas, afectando máis se as descargas son moi fondas.

- Resistencia interna.

- Corrente de curtocircuíto.

- Temperatura de funcionamento.

- Aplicacións.

Características mecánicas:

- Dimensións.

- Peso.

- Tipo de bornes.

- Válvula antiexplosión.

- Reconvinadores nos tapóns para evitar a saída de gases e a perda de auga.

As baterías de chumbo-ácido están compostas en xeral por:

O material exterior que esta feito de plástico, resistente ao impacto, translucido, o que facilita a supervisión do nivel do electrólito.
Os separadores están elaborados en material microporoso, deseñados especialmente para evitar curtocircuítos.
Placa tubular positiva.
Placa de reixa negativa.
Os conectores entre terminais veñen illados e son de fácil instalación.
As baterías, normalmente, subminístranse cargadas e están listas para ser usadas logo da súa instalación.
Debido ao corrosivo do ácido e para a súa manipulación no transporte e posterior colocación, pódense subministrar cargadas en seco co ácido á parte.
A autodescarga é menor do 0,1% diaria. A maior temperatura maior descarga
Teñen accesorios dispoñibles como bancadas de baterías e tapóns recombinadores que teñen a función de reducir a cantidade de electrólito que se perde no proceso da carga e descarga por gasificación do hidróxeno e o osíxeno.
Estas baterías ofrecen unha vida útil longa (varía duns fabricantes a outros) e presentan terminais resistentes á corrosión.

Capacidade dunha batería.

A capacidade dunha batería dinos a cantidade de enerxía que nos pode proporcionar logo de cargala e baixo unhas condicións determinadas, vén dada en Ah (amperios hora).

O fabricante acostuma a dar a capacidade en varios tempos de descarga (p.e. 1h, 10h, 50h, 100h, etc). Canto máis lenta sexa a descarga máis enerxía nos proporciona a batería, vemos a capacidade para unha batería tipo vaso de 2 V de BAE, modelo 10 OPzS 1000. A cifra que acompaña a C indica o número de horas: así, esta batería subministraría 1572 Ah en 120 horas e solo 550 en 1 hora.

Capacidade da Batería = Intesidade de descarga x tempo de descarga = Ah

A capacidade dunha batería mingua ao baixar a temperatura. Como norma podemos considerar que por cada ºC menos temos un 1% menos de capacidade. Esta capacidade perdida por temperatura recupérase ao volver a subir.

Temos baterías con capacidades de até 5000 Ah en formato de vaso e un peso que pode acadar os 300 kg.

A cantidade de enerxía que é capaz de almacenar unha batería depende da súa capacidade, que se mide en Amperios hora (por exemplo: supoñendo un rendemento do 100% e unha descarga total, unha batería de 100 Ah pode subministrar 100 Amperios durante 1 hora, 1 Amperio durante 100horas, 2 Amperios durante 50 horas, ou 5 Amperios durante 20 horas).

O número de días que a batería pode manter o consumo da instalación (número de días de autonomía) dependerá polo tanto da súa capacidade: cantos mais Amperios hora poida almacenar, maior número de días pode manter o consumo da instalación. Polo tanto, teremos que dimensionar a batería de forma que, sen ser excesivamente custosa, poida manter os consumos durante os días de autonomía desexados.

Hai que ter en conta que as baterías de chumbo-ácido non deben de descargarse de todo. Tamén se debe de ter en conta que se a unha batería lle pedimos moitos amperios en pouco tempo, ten un rendemento menor que se lle pedimos poucos amperios en moito tempo. Normalmente os fabricantes dannos a capacidade para distintas horas de descarga, así pode darnos 200/235/300 Ah para 10/20/100 horas.

Vemos no seguinte cadro os datos dunha batería de vaso que se a descargamos en 100 horas a capacidade son 1500 Ah, se o facemos en 10 horas a capacidade baixa a 1000 Ah e se a descargamos en 5 horas a capacidade é solo de 800 Ah.

REFERENCIA DIN	CAPACIDADE NOMINAL, Ah 20ºc				PESO (kg)	PESO (kg)	DIMENSIONS (mm)
REFERENCIA DIN	C-100 1,87 Vpe	C-20 1,84 Vpe	C-10 1,80 Vpe	C-5 1,77 Vpe	con electrolito	do electrolito	Ancho	Fondo	Alto
10 OPzS 1000	1500	1160	1000	860	77	21	210	233	711

Ubicación.

Á hora de montar a instalación, hai que ter en conta unha serie de normas; a continuación citamos algunhas:

- A distancia baterías-regulador e baterías-inversor será a mínima posible.

- Todas as baterías deben ser colocadas nun lugar cerrado protexido da intemperie e non expostas á radiación directa do sol.

- Se os acumuladores son do tipo de electrólito non selado, o local ou sala de baterías debe dispoñer da ventilación axeitada, xa que estes liberan gases no proceso de carga.

- Deben de estar afastadas de puntos onde poidan producirse lapas ou chispas.

- Teñen que estar fóra da acción dun posible impacto que poida romper o recipiente e verter o ácido.

- Estarán illadas do chan por unha bancada resistente á corrosión.

Nas dúas seguintes figuras temos as nosas baterías onde vemos un elemento individual e o conxunto formando 12 voltios xa interconectados:

Mantemento:

Fundamentalmente hai que realizar as seguintes tarefas de mantemento:

- Revisar o nivel do líquido.

- Revisar se hai sulfatación de bornes, limpar e engraxar se é necesario.

- Revisar se hai corrosións en algún punto.

- Revisar a concentración de ácido.

- Limpar a superficie dos acumuladores para evitar curtocircuítos.

A continuación pódese ver en formato PDF as características dos seguintes equipos:

INVERSOR:

Introdución.

As células solares e as baterías proporcionan tensión continua, con ela moitos aparellos de consumo non poden funcionar. Noutros casos levar esta corrente continua de 12 ou 24 voltios un pouco lonxe non é rendíbel, necesitaríamos cables moi grosos para ter unha perda de tensión aceptable. Para estes casos utilizamos os inversores que nos converten a c.c. en c.a.

Noutras instalacións preténdese vender a produción á empresa da zona, para isto hai que pasar a c.c. a c.a. de 230 V ou 400 V e 50 Hz, que son as características da corrente que temos na rede Europea.

Tipos de inversores.

Os inversores utilizados en instalacións de enerxías fotovoltaicas e eólicas divídense en dous grandes grupos atendendo aos criterios da aplicación e da súa forma de onda:

Segundo a forma de onda:

- Inversores de onda cadrada.

- Inversores de onda senoidal modificada.

- Inversores de onda senoidal pura.

Os primeiros, hoxe, case non se utilizan, son aptos para equipos resistivos e pouco máis.

Os segundos teñen unha saída que se parece un pouco máis a unha onda senoidal (normalmente é unha onda senoidal a escaleiras). Boa parte dos equipos admiten este tipo de onda.

Os inversores de onda senoidal pura ou simplemente onda senoidal teñen unha onda senoidal, incluso en moitos casos máis perfecta que a da rede eléctrica. Cada vez son máis utilizados por reducirse cada vez máis a diferenza de prezo cos de onda senoidal modificada. Estes inversores admiten calquera tipo de carga. Son tamén os únicos que se poden conectar á rede.

Segundo o tipo de instalación:

- Inversores para conexión a rede.

- Inversores para instalacións illadas.

Os inversores para conexión a rede deben ter unhas proteccións específicas; entre outras deben de desconectar a saída cando a tensión da rede varíe por encima ou por debaixo das marxes establecidas.

Os inversores para instalacións illadas deben, entre outras funcións, protexer as baterías, así, amais de limitar a corrente absorbida, se as baterías están baixas de carga deben de desconectar a carga para non estragalas.

Pequeno inversor de onda cadrada de 120 W
	Pequeno inversor de 550 W senoidal
Inversor de conexión a rede de 3600 W
	Inversor que temos nas instalacións do Politécnico de 750 W de onda senoidal

Características.

Características eléctricas:

- Potencia nominal.

- Potencia de pico ou máxima (importante ver durante canto tempo).

- Se admite cargas indutivas (con que cosφ).

- Variación admisible da tensión de entrada.

- Protección das baterías contra descarga profunda.

- Eficiencia na conversión ou rendemento.

- Consumo en espera.

- Consumo en operación.

- Posibilidade de funcionamento en paralelo. Un funcionando como mestre e outro como escravo.

- Proteccións contra sobreintensidade e curtocircuíto.

- Protección contra cambio de polaridade.

- Outras proteccións (sobretensións, picos de tensión, temperatura, etc).

- Marxe de variación da tensión de saída.

- Marxe de variación da frecuencia de saída.

- Distorsión da onda de saída.

- Temperatura de funcionamento.

- Coseno de Phi.

- Isolamento galvánico.

- Monofásico/trifásico.

- Modo espera, pode ser axustable á carga que se conecta.

- Indicacións varias.

- Rango de seguimento de variación da voltaxe da rede a máxima potencia (para inversores conectados a rede).

- Marxe de variación da frecuencia da rede (para inversores conectados a rede).

- Capacidade para soportar microcortes na rede (para inversores conectados a rede).

- Posibles ampliacións.

Características mecánicas:

- Dimensións.

- Peso.

- Grao de protección.

Colocación.

Para equipos conectados a rede que traballan con tensións de entrada altas non é moi importante a distancia aos paneis.

Para equipos de instalacións illadas, o inversor debe ir colocado o máis preto posible das baterías para que as perdas en c.c. sexan as mínimas.

Os inversores de alta potencia teñen un peso considerable, polo que a súa suxeición debe ser o suficientemente sólida. Hai inversores de grande potencia que veñen preparados para ir no chan xa que poden chegar a pesar varios centos de kilos

Conexionado:

Nunca debe haber problemas, poden ter entradas para máis dunha serie de paneis, ter entrada para grupo electróxeno, entrada para control do grupo electróxeno, entrada de sensores de temperatura e irradiación, entrada de batería, etc. Temos que ter en conta que hai inversores que incorporan regulador de tensión e cargador de baterías.

Mantemento.

O mantemento do inversor consiste, basicamente, en controlar as indicacións do seu panel e a revisión das bornas e reaprete dos parafusos destas.