Descubrimos elemento a elemento las partes de una instalación fotovoltaica. El funcionamiento de estas instalaciones puede parecer complejo para aquella persona que no esté familiarizada con el mundo ingenieril, pero, a la hora de la verdad, es mucho más sencillo y lógico de lo que parece.
La industria consume más del 40 % de la electricidad mundial, valor que irá aumentando con el paso del tiempo y con la supremacía inevitable de la electrificación. Cada vez más, las empresas optan por suplir su alta demanda energética apostando por las energías renovables y, en concreto, por la energía fotovoltaica. Los motivos de esta elección son su bajo coste, la gran cantidad de horas de irradiación solar que hay en nuestro país (una media de 2500 horas anuales) y la gran accesibilidad a este tipo de energía, especialmente en comparación con otras renovables.
Una instalación fotovoltaica se puede colocar en tejados que anteriormente no tenían uso y así optimizar el espacio de la industria. También se puede instalar en paredes y terrazas.
Cuáles son las partes de una instalación fotovoltaica
Este es el esquema a partir del cual explicaremos la sucesión lógica de pasos en una instalación fotovoltaica y que justifica los materiales y las conexiones entre ellos.
1. Módulos fotovoltaicos
Los módulos fotovoltaicos son uno de los elementos principales de la instalación, ya que son el elemento de colecta de energía. Gracias a los materiales de los que están hechos, sujetos al efecto fotoeléctrico, cuando las placas están expuestas a radiación solar, generan una corriente continua (CC).
La conexión de las placas es siempre igual: se conectan en serie (una seguida de la otra), formando cadenas llamadas strings que pueden tener más de 15 placas conectadas. Las instalaciones fotovoltaicas industriales suelen estar formadas por varias de estas cadenas conectadas en paralelo entre ellas hacia el inversor.
Dependiendo de cómo sea la superficie donde pongamos las placas, podemos colocarlas coplanares (de manera paralela a la superficie), inclinadas, verticales, etc. También hay que tener en cuenta las adaptaciones que se deban hacer en la cubierta o tejado para poder colocar las placas, ya que, al fin y al cabo, son un peso considerable que la cubierta debe poder soportar (con todos sus soportes y estructuras asociadas).
2. Cableado y fusibles DC
Esta corriente continua que se obtiene de las placas solares se transporta con cables de cobre de secciones 4 mm2 (el mínimo de sección según la normativa), 6 mm2 o 10 mm2. Los cables entran en el inversor y se protege la conexión con fusibles DC de habitualmente 15A.
Hay que asegurarse de usar los fusibles correctos, ya que utilizar fusibles AC para la entrada DC podría causar sobrecargas que podrían derivar en incendios u otros daños graves.
La puesta a tierra DC se coloca para los módulos y está asociada a un electrodo especial de tierra DC, de manera que la puesta a tierra AC y la DC deben ser independientes en casi todos los casos, y los módulos están conectados individualmente a su puesta a tierra.
3. Inversor
El inversor es una pieza clave en una instalación fotovoltaica, ya que es el nexo entre la generación de energía y su suministro a la fábrica o la nave. El inversor transforma la electricidad continua que le llega de los strings de módulos en electricidad alterna que alimentará el consumo, ya sea en una nave industrial, una vivienda o la red eléctrica.
Además de hacer esta transformación de la corriente y sincronizar la energía con la de la red, un inversor solar también tiene funciones de monitorización, optimización de la energía y gestión de la energía.
Mediante dispositivos conectados con Ethernet o directamente a Internet, los usuarios pueden llevar un control con aplicación móvil o plataformas en línea del rendimiento del sistema fotovoltaico. De esta manera, se puede regular un potencial almacenamiento de los excedentes en acumuladores como baterías o el envío de los excedentes a la red eléctrica.
También traen algoritmos de optimización MPPT (Maximum Power Point Tracker), que ajustan la carga para extraer la máxima potencia posible de los paneles solares en condiciones variables.
Por lo tanto, no solo realizan la imprescindible función de transformación DC-AC, sino que mejoran la operación y funcionamiento de toda la instalación FV.
4. Cuadro específico AC
Una vez realizada la conversión, esta corriente alterna debe pasar por un cuadro eléctrico AC específico donde se colocan unas protecciones para la instalación y para el inversor. Con unos cables de cobre AC, de sección determinada por la normativa BT, sale del inversor hacia el cuadro y se pasa por los interruptores diferencial y magnetotérmico, de características definidas por la corriente que circulará y la sección del cable.
5. Cuadro general de baja tensión
Cuando la instalación fotovoltaica y el inversor ya están protegidos desde el lado AC, del cuadro eléctrico AC los cables siguen hasta el cuadro eléctrico general de baja tensión de la nave o consumo que se alimente, donde figurará como una entrada de energía más. Aquí también se colocarán dispositivos de medida (transformadores de corriente toroidales) para ir controlando desde el sistema de monitorización cuál es la producción de energía que realmente llega para consumir y/o que se proporciona a la red.
Qué es una FV, en pocas palabras
Basándonos en estas partes de una instalación fotovoltaica, podemos definir esta instalación como la obtención de energía solar (placas FV), la transformación DC-AC y optimización de la energía (inversor), la protección de la instalación (fusibles DC e interruptores magnetotérmicos y diferenciales AC) y el control de la misma (cuadro general de BT).