Energía Solar Fotovoltaica


ENERIA SOLAR FOTOVOLTAICA

CONEXION TIPO ISLA

 

Componentes

Paneles  Solares:

Este elemento es el que se encarga de transformar la energía solar en energía eléctrica. Hay paneles de diversos tamaños y voltajes, el más común es de 12 voltios (el cual está conformado de 36 células) ya que las baterías son comúnmente de este voltaje e inclusive existe aparatos pensados en esta fuente de energía eléctrica diseñados para trabajar a 12 voltios.

Cuando se tiene más de un panel se deben de conectar en paralelo para tener el voltaje de 12 voltios, aunque si se desea un mayor voltaje se conectan en serie. También deben de contar con un diodo de bloqueo el cual impide que un panel que esté produciendo mucha menor energía, por estar en la sombra, consuma la energía que producen los demás paneles.

El número de paneles va a depender de la cantidad de energía que se requiera aunque también hay que tomar en cuenta que la cantidad de energía eléctrica que los paneles producen depende de diversos factores como: la hora del día, del clima,la orientación del panel  y la ubicación geográfica.

Para obtener una mayor eficiencia en la producción los paneles no deben de estar siempre hacia una dirección, sino que deberán de estar orientados hacia el sol para que los rayos solares estén lo más perpendicularmente  posible a la superficie del panel. En casos en que los interesados en aumentar la eficiencia de los paneles deberán de instalar seguidores,los cuales se encargaran de mover los paneles en dirección al sol.

Regulador:

Este elemento se encarga de controlar la energía que provienen de los paneles solares. Sirve para alargar la vida de las baterías protegiéndolas de una sobrecarga, o de una descarga profunda. Además evita que la energía de la batería regrese a los paneles solares en las noches y se descargue la batería un poco más rápido o el daño de los paneles.

Baterías:

Este elemento sirve para almacenar la energía eléctrica para que pueda ser usada posteriormente, especialmente en la noche que es cuando los paneles solares no le mandan energía.

Existen una variedad de baterías y entre las más comunes están las de plomo-ácido y las de níquel-cadmio, así también hay de diferentes tamaños y capacidades.

Para seleccionar  el tipo y numero de baterías se debe de observa la cantidad de energía que se necesita, por ejemplo en una casa se debe de calcular cual es el consumo diario que se tiene en kilowatts-hora. Si se desea tener energía de reserva la capacidad de las baterías o bien el número de estas debe de ser  mayor.

Inversor:

Este elemento sirve para elevar el voltaje así como transformar la corriente directa en corriente alterna.

El inversor transforma la electricidad  de 12 voltios de corriente directa provenientes de la batería a un voltaje de 110-115 voltios de corriente alterna para ser usada en el hogar.

Para una información mas detallada del tema:

http://energiasolarfotovoltaica.blogspot.com/

http://www.codeso.info/index.html

http://www.solartronic.com/

http://www.enersolsl.com/energia-solar/productos/5/es

Este tipo de energía utiliza celdas o células fotovoltaicas las cuales transforman la energía luminosa procedente de los rayos solares en una diferencia de potencial proporcional a la cantidad de luz que incida sobre dicha célula.  

Las celdas fotovoltaicas son elaboradas con materiales semiconductores como el silicio o el selenio siendo el primero de estos el que más se utiliza ya que tiene una eficiencia  mayor, sin embargo el silicio que es utilizado para la construcción de éstas tiene que ser del tipo P y tipo N.  Estos tipos de silicio se obtienen mediante un proceso llamado dopaje en el cual se le agregan impurezas (átomos de otros elementos con número de valencia diferente) a dicho material para mejorar su conductividad eléctrica. 

El tipo N tiene la característica de tener electrones “sueltos” es decir, no todos  tienen un hueco asociado sin embargo el material se encuentra  eléctricamente neutro ya que el número de átomos que le fueron introducidos es muy pequeño (1/1000000). Ahora bien, la ventaja de usar este material es que se necesita menos energía para mover los electrones a comparación con la utilizada para romper un enlace. 

Los átomos de Si forman enlaces covalentes entre sí siendo su número de valencia  igual a 4 entonces para que sea del tipo N se le agregan elementos como el P (fósforo) o el As (arsénico) los cuales tienen 5 electrones en su último nivel dando como resultado que uno de los electrones de cada átomo de P o As se encuentre solo. 

El material tipo P es aquel en el cual algunos átomos no se encuentran totalmente enlazados formando así un “hueco” entre un átomo y otro. En el caso del Si el elemento agregado es el B(boro) o Al(aluminio) de valencia tres. 

Ahora bien en la celda fotovoltaica se unen estos dos tipos creando así un campo eléctrico quedando cargada positivamente la placa de silicio tipo N ya que los electrones “sueltos” que tiene fluyen hacia la placa tipo P cargando a ésta última negativamente.  Por último en cada uno de los extremos  hay  un contacto ohmnico el cual permite el flujo de electrones por el circuito. 

Sabiendo todo esto la celda fotovoltaica de silicio funciona de la siguiente manera: Cuando inciden los rayos solares, en especial los rayos  que se encuentran en el rango de luz visible y en menor cantidad los rayos UV, sobre el silicio tipo P los fotones que conforman dichas ondas electromagnéticas golpean con cierta cantidad de energía a los electrones del material para romper los enlaces covalentes o mover los que se encontraban sueltos llevándoselos de la banda de valencia a la banda de conducción por donde se podrán desplazar libremente hasta llegar a la placa tipo N siendo atraídos por la carga positiva de ésta y seguirán su camino cerrando así  el circuito gracias a los contactos ohmnicos que sirven de entrada ya que  sin ellos  se quedarían estancados en esta última. 

Cabe señalar que la corriente eléctrica generada fluye por convención de positivo a negativo que viéndolo de esta manera los huecos son los que se desplazan pero en realidad son los electrones los que se mueven en sentido contrario provocando dicho efecto visual. 

  

BIBLIOGRAFIA 

CELULAS SOLARES Y FOTOCELULAS 

TURNER, RUFOS P. 

ESPAÑA 1982 

MARCOMBO BOIXAREU EDITORES 

http://es.wikipedia.org/wiki/Panel_fotovoltaico 

http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_%28semiconductores%29 

http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor

ROXANA SÁNCHEZ LAGUNA

Como se expuso en la clase, Un sistema de energía solar fotovoltaica es el que nos permite transformar la energia solar en energia electrica.

Una de las aplicaciones que ha tenido en la tecnología es la electrificación de casas.

¿Cuales son las ventajas?

1.-Autonomia eléctrica.-Contando con una instalación solar fotovoltaica es posible prescindir totalmente del suministro de la red electrica.

2.-Larga duración y resistencia de la inatalacion.-Las instalaciones solares fotovoltaicas carecen de elementos mecanicos que puedan desgastarse, esto unido a lo resistente del diseño de los mismos lo cual hace que sean muy dificiles las averías.

3.-Rentabilidad.-Para zonas aisladas resulta mas rentable relizar una instalción solar fotovoltaica que costear el tendido electrico desde la zona electrificada más proxima

¿Cuales son las desventajas?

1.-Los altos costos que requieren para realizar este tipo de instalaciones

EXISTEN DOS TIPOS DE CONEXION DE ESTOS SISTEMAS LOS CUALES SON.-

1.-SISTEMA AISLADO.-Son aquellos sin conexion a la red

 

Estos son aquellos sin conexión a la red. Están indicados para áreas aisladas en los que resulta mas costoso el tendido de la red eléctrica que realizar una instalación fotovoltaica en si.

Estos tipos de instalaciones constan de los siguientes componentes:

Paneles solares fotovoltaicos.- Componentes encargados de transformar la luz en energía eléctrica

Batería.– Es el elemento encargado de almacenar la energía eléctrica para los momentos en los que sea necesaria ya sea porque no haya luz solar o no en la suficiente potencia

– Controlador o regulador.- Es el dispositivo que evita que la batería sufra sobrecargas cuando tiene la carga completa y los paneles siguen generando electricidad.

Transformador.-es el dispositivo que transforma la electricidad de corriente continua proveniente de los paneles en corriente alterna. La inmensa mayoría de los electrodomésticos funciona con corriente alterna ya que es el tipo de corriente que fluye por la red general. 

2.-SISTEMA CONECTADO A RED.-Son los sistemas fotovoltaicos para áreas ya electrificadas con la red general

Estos tipos de instalaciones constan de los siguientes componentes:

 Paneles solares fotovoltaicos– Componentes encargados de transformar la luz en energía eléctrica

 – Transformador.- Es el dispositivo que transforma la electricidad de corriente continua proveniente de los paneles en corriente alterna. En estos tipos de instalaciones se deberán emplear inversores de la mas alta calidad ( inversores sinoidales) que convierten la corriente proveniente de los paneles en otra de características idénticas a la de la red. Suele tratarse de conversores específicos para esta aplicación.

– Contador– Elemento que contabiliza la cantidad de electricidad que utilizamos de la red electrica.

Energía Solar Fotovoltaica “Tecnología y Usos”      Vázquez  Lauro

Los arreglos de celdas solares tienen una gran ventaja en su uso, ya que no utilizan combustibles fósiles, no emiten ningún tipo de contaminación, la energía se adquiere si tener que pasar por varios procesos, no tienen partes móviles que necesiten un gran mantenimiento; pero sus desventajas se ven reflejadas en su producción, el costo de esta tecnología es elevada, la corriente que producen en ocasiones es muy baja, y la generación de energía tiende a ser como un capacitor

Las celdas solares junto con otras tecnologías crean un gran aprovechamiento, ya sea usando arreglos donde solo aparece las celdas y se produce energía, los sistemas de almacenamiento utilizando baterías o acumuladores, sistemas autónomos con inversores, o los que interactúan con la red eléctrica.

En México esta tecnología se ha aplicado en la zona rural, en la vía pública, en casas, escuelas, sembradíos, en bombeo de agua, refrigeración.

Existen 4 tipos de celdas solares, las monocristalinas hechas de 99.999999% de Si, las policristalinas de Si y otros materiales, las amorfas con Si en pequeñas cantidades, y por último las que están hechas con otros materiales diferentes del Si.

La fabricación de las celdas va desde la capa de vidrio templado que las cubre, los contactos que interconectan la corriente con el material semiconductor, las obleas de Si, hasta la resina que forma la base. Lo más importante para la celda solar es la fabricación de las obleas, su formación empieza al adquirir el Si de arena o de cuarzo los cuales son el segundo material más abundante en la tierra; se expone a altas temperaturas adquiriendo el Si con pureza, se forma un cilindro con él, se forman las estructuras dependiendo del tipo de celda, se cortan las obleas se montan con los demás materiales, se hacen las conexiones, los ajustes necesarios y se fabrica la celda solar. De las desventajas de su producción están el alto costo y la eficiencia.

La celdas monocristalinas, son las más caras pero tienen una eficiencia del 12-24%, las policristalinas del 11-17%, las amorfas del 6-13% y la de otros materiales del 7 – 16%.

Revista Digital Universitaria Energía, energía fotovoltaica y celdas solares de alta eficiencia. Dr. Luis Manuel Hernández García.

Sistemas solares en la zona rural. Alma Delia Cota Espericueta

http://www.energia.gob.mx/webSener/portal/index.jsp?id=24

http://www.cie.unam.mx

A. Morales-Acevedo, G. Santana, A. Martel y L. Hernández, Solid-State Electronics 43 (1999) 2075