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Energa Solar FotovoltaicaOBJETIVO DE APRENDIZAJE

Disear un sistema Solar fotovoltaico.

Energa Solar: SistemasFotovoltaicos

La energa solar es la energa obtenida mediante la captacin de la luz y el calor emitidos por el sol.La radiacin solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calor que produce a travs de la absorcin de la radiacin, por ejemplo en dispositivos pticos o de otro tipo. Es una de las llamadas energas renovables, particularmente del grupo no contaminante, conocido como energa limpia o energa verde.La luz que irradia el sol puede ser utilizada con fines de todo tipo, si se transforma la misma en energa elctrica. Y esto es posible gracias al uso de paneles solares, un artefacto que se encuentra constituido por una serie de celdas denominadas clulas fotovoltaicas que, tal y como indica el nombre (foto: luz, voltaico: electricidad), transforman la energa lumnica en energa elctrica.Al ser la energa solar una energa totalmente renovable, su uso es muy conveniente ya que provee una gran cantidad de beneficios, desde que es totalmente ecolgica hasta que no se debe pagar por su uso, a diferencia de cmo sucede con la energa elctrica hoy en da.

Sistema solar fotovoltaico

Para poder hacer uso de la energa del sol se debe instalar todo un sistema que sea capaz de transformar la radiacin solar en energa elctrica que pueda abastecer una vivienda o un grupo de ellas.

A continuacin se presentan los componentes necesarios para el sistema fotovoltaico.

Celdas fotovoltaicas

Una celda fotovoltaica es el componente que capta la energa contenida en la radiacin solar y la transforma en una corriente elctrica, basado en el efecto fotovoltaico que produce una corriente elctrica cuando la luz incide sobre algunos materiales.Las celdas fotovoltaicas son hechas principalmente de un grupo de minerales semiconductores, de los cuales el silicio, es el ms usado. El silicio se encuentra abundantemente en todo el mundo porque es un componente mineral de la arena. Sin embargo, tiene que ser de alta pureza para lograr el efecto fotovoltaico, lo cual encarece el proceso de la produccin de las celdas fotovoltaicas.Una celda fotovoltaica tiene un tamao de 10 por 10 centmetros y produce alrededor de un vatio a plena luz del da. Normalmente las celdas fotovoltaicas son color azul oscuro. La mayora de los paneles fotovoltaicos consta de 36 celdas fotovoltaicas.Generalmente las celdas fotovoltaicas estn protegidas mediante una cubierta posterior de aluminio o madera y una pared frontal de vidrio antirreflectante.

Batera

Debido a que la radiacin solar es un recurso variable, en parte previsible (ciclo da-noche), en parte imprevisible (nubes, tormentas); se necesitan equipos apropiados para almacenar la energa elctrica cuando existe radiacin y para utilizarla cuando se necesite.

El almacenamiento de la energa elctrica producida por los mdulos fotovoltaicos se hace a travs de las bateras. Estas bateras son construidas especialmente para sistemas fotovoltaicos.Las bateras fotovoltaicas son un componente muy importante de todo el sistema pues realizan tres funciones esenciales para el buen funcionamiento de la instalacin: Almacenan energa elctrica en periodos de abundante radiacin solar y/o bajo consumo de energa elctrica. Durante el da los mdulos solares producen ms energa de la que realmente se consume en ese momento. Esta energa que no se utiliza es almacenada en la batera. Proveen la energa elctrica necesaria en periodos de baja o nula radiacin solar. Normalmente en aplicaciones de electrificacin rural, la energa elctrica se utiliza intensamente durante la noche para hacer funcionar tanto lmparas o bombillas as como un televisor o radio, precisamente cuando la radiacin solar es nula. Estos aparatos pueden funcionar correctamente gracias a la energa elctrica que la batera ha almacenado durante el da. Proveen un suministro de energa elctrica estable y adecuado para la utilizacin de aparatos elctricos. La batera provee energa elctrica a un voltaje relativamente constante y permite, adems, operar aparatos elctricos que requieran de una corriente mayor que la que pueden producir los paneles (an en los momentos de mayor radiacin solar). Por ejemplo, durante el encendido de un televisor o durante el arranque de una bomba o motor elctrico.

Regulador o controlador de carga

Este es un dispositivo electrnico, que controla tanto el flujo de la corriente de carga proveniente de los mdulos hacia la batera, como el flujo de la corriente de descarga que va desde la batera hacia las lmparas y dems aparatos que utilizan electricidad. Si la batera ya est cargada, el regulador interrumpe el paso de corriente de los mdulos hacia sta y si ella ha alcanzado su nivel mximo de descarga, el regulador interrumpe el paso de corriente desde la batera hacia las lmparas y dems cargas.Existen diversas marcas y tipos de reguladores. Es aconsejable adquirir siempre un regulador de carga de buena calidad y apropiado a las caractersticas de funcionamiento (actuales y futuras) de la instalacin fotovoltaica. Tambin, se recomienda adquirir controladores tipo serie con desconexin automtica por bajo voltaje (LVD) y con indicadores luminosos del estado de carga. Estas opciones permiten la desconexin automtica de la batera cuando el nivel de carga de sta ha descendido a valores peligrosos.Generalmente, el regulador de carga es uno de los elementos ms confiables de todo sistema fotovoltaico, siempre y cuando se dimensione e instale correctamente.

Inversor de voltaje

Tal como lo dice su nombre, los inversores de voltaje transforman la corriente continua (CC) de baja tensin (12V, 24V, 32V 36V 48V) en corriente alterna (AC) de alta tensin (110V, 220V). El cambio de voltaje es necesario dado que los aparatos elctricos se alimentan de uno u otro tipo de corriente. Como referencia, la gran mayora de los aparatos elctricos presentes en hogares y oficinas requieren de corriente alterna.Los inversores de voltaje presentes en un sistema fotovoltaico transforman la corriente continua generada en los paneles solares en corriente alterna para que pueda ser utilizada por los distintos aparatos elctricos.Una vez que la corriente continua entra al inversor de voltaje, ya sea proveniente de la celda solar o desde una batera de ciclo profundo, sta es conducida al transformador que se encuentra almacenado dentro del inversor de voltaje. El inversor de voltaje de una u otra manera burla al transformador forzando a la corriente continua a actuar como si fuese corriente alterna. Esto se logra mediante la interrupcin permanente de la corriente continua; pasndola a travs de dos o ms transistores que se encienden y apagan continuamente.

Los sistemas fotovoltaicos sirven principalmente para proveer electricidad para equipos de bajo consumo elctrico tales como lmparas, radios, computadores, planchas, hervidores, microondas, pequeos televisores, etc.Para electrodomsticos ms grandes como refrigeradores, televisores, lavadoras, secadoras y otros compuestos por grandes motores o cuyo consumo elctrico sea mayor, los sistemas fotovoltaicos no son los ms apropiados, puesto que para satisfacer ese tipo de equipos se necesitaran muchos paneles que encareceran demasiado su costo.Para poder obtener una mayor cantidad de energa elctrica sera conveniente combinar el sistema fotovoltaico con uno de mayor potencia como es el caso de la energa elica.

Trabajo en Clases:

1. Responde las siguientes preguntas de conocimientos sobre paneles solaresa. Cul es la importancia del tamao de los paneles solaresb. Investiga la diferencias entre la radiacin directa y la radiacin difusac. Qu paneles elegir para la zona de panguipulli?d. Entra al sitio http://ernc.dgf.uchile.cl/Explorador/Solar2/ y revisa la radiacin solar que llega a Panguipulli e. Como saber el rendimiento de un panel solarf. Utiliza estos datos para elegir un panel solar adecuado a tu proyecto considerando 3 iluminarias led de 30 watt cada una x 4 horas de funcionamiento diario.

2. Responde las siguientes preguntas de conocimientos sobre Reguladores de cargaa. Cul es la funcin de un Regulador de Voltaje en el diseo de un Sistema fotovoltaico?b. Cmo es la conexin de lo paneles, la batera y el inversor en un regulador de carga?

3. Responde las siguientes preguntas de conocimientos sobre Baterasa. Qu diferencias existen entre un batera de 55Ah y otra de 100Ah? b. Donde se ocupan las bateras de gel y las liquidas?c. Qu bateras ocuparas en tu proyecto y porque?

4. Seala las ventajas de las iluminarias led y explica su funcionamiento5. Entrega una 2 cotizaciones de materiales del proyecto que vas a desarrollar 6. Dimensiona la cantidad de paneles necesarios para energizar 3 iluminarias LED de 30 watt cada una x 4 horas de funcionamiento diario7. Entrega un bosquejo de tu proyecto de iluminacin con todos los componentes que elegiste y seala su ubicacin