Sistema Fotovoltaico: Funcionamiento, componentes y aplicaciones

Un sistema fotovoltaico es un conjunto de componentes eléctricos que convierten la luz solar en electricidad. Estos sistemas se pueden instalar en diferentes lugares, como en tejados de casas, edificios industriales, campos agrícolas, etc.

En este informe te voy a proporcionar una descripción completa de los sistemas fotovoltaicos, incluyendo sus fundamentos, evolución en España en los últimos años y las diferentes tecnologías disponibles. Espero que te resulte útil.

Sistemas fotovoltaicos: ¿cómo funcionan?

Ejemplo de sistema fotovoltaico en edificio industrial
Ejemplo de sistema fotovoltaico en edificio industrial

Los sistemas fotovoltaicos son una forma de aprovechar la energía solar para generar energía eléctrica.

El componente fundamental de un sistema fotovoltaico son los paneles solares, también conocidos como módulos fotovoltaicos, que están formados por células solares hechas de un semiconductor, como es el silicio. Cada una de estas células convierte la radiación solar en energía fotovoltaica, la cual se puede almacenar en una batería o conectarse a la red eléctrica a través de un inversor.

El sistema fotovoltaico está compuesto por un conjunto de módulos fotovoltaicos, conectados entre sí, para que trabajan juntos para producir energía eléctrica a partir de la luz solar. Esta energía puede ser utilizada directamente en el consumo de energía de un hogar o empresa, o puede ser almacenada en un sistema de almacenamiento para su uso posterior.

Energía limpia:

Los sistemas fotovoltaicos permiten generar energía renovable de forma limpia y sostenible, contribuyendo a la reducción de las emisiones energéticas y al cuidado del medio ambiente.

Los sistemas conectados a la red permiten que la energía producida en exceso sea vertida a la red eléctrica, para su compensación, lo que puede resultar en un mayor ahorro en la factura de la luz.

Disponible en el mismo punto de consumo:

Además, la energía solar fotovoltaica puede ser utilizada para abastecer todo tipo de consumos, edificios, empresas, viviendas... y otras muchas instalaciones que puedan una gran cantidad de energía. En resumen, los sistemas fotovoltaicos son una excelente manera de aprovechar la fuente de energía más abundante y gratuita: el sol.

¿Cuáles son los componentes de un sistema solar fotovoltaico?

Como ya indicaba anteriormente, un sistema fotovoltaico, consta fundamentalmente de los siguientes componentes para que pueda funcionar:

  • Paneles solares fotovoltaicos: que son dispositivos que convierten la luz solar en energía limpia mediante el efecto fotovoltaico. Estos paneles contienen células fotovoltaicas que liberan electrones cuando son expuestos a la irradiación solar, generando una corriente continua.
  • Inversor solar: Esta corriente continua es enviada a un inversor solar, que la convierte en corriente alterna, la cual es la que utilizamos para nuestro suministro de energía.
  • Batería (sistema de acumulación): Además, un sistema de baterías permite el almacenamiento de energía para situaciones donde ya no hay luz solar disponible (por las noches), siendo parte fundamental de las instalaciones solares aisladas o con problemas de red.
  • Soportes: Para poder instalar los paneles, estos deben ser sujetados mediante perfiles (generalmente de aluminio) al tejado, o al suelo.
  • Cables y conectores: como cualquier sistema eléctrico, para que fluya la electricidad desde de los paneles a consumo, serán necesarios los correspondientes cables y conectores.
  • Protecciones eléctricas: Tanto de continua como alterna para seguridad de las personas y de los aparatos de consumo.

Tipos de sistemas fotovoltaicos:

Dentro de los sistemas fotovoltaicos podemos diferenciar muchos tipos, siendo entre ellos, los conectados a la red y los aislados de la red los dos grandes grupos.

1. Sistemas Conectados a Red:

Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red pueden ser sistemas de autoconsumo con o sin excedentes y sistemas de generación eléctrica para venta a red (pool) que son cada día más frecuentes tras superarse la paridad de red.

1.1 - Los sistemas de autoconsumo con excedentes y los sistemas de venta a red (parques solares, grandes instalaciones...) tienen muchas ventajas, como:

  • Vierten a la red eléctrica el excedente de energía generada no consumida en el momento para su compensación económica.
  • Reducción considerable de la factura eléctrica.
  • Aporte a la sostenibilidad energética del sistema eléctrico.
  • Posibilidad de recibir compensación económica por excedentes vertidos.

Dentro de los conectados a la red, también están aquellos sistemas de autoconsumo sin excedentes, es decir, no tienen sobrante de energía, por lo que no vierten nunca a la red.

1.2 - Estos sistemas fotovoltaicos de autoconsumo sin excedentes tienen las siguientes características:

  • El dimensionamiento del sistema se hace solo para cubrir el consumo energético del usuario.
  • Máxima independencia energética y reducción de la huella de carbono.
  • No requiere trámites de vertido a la red eléctrica.
  • Ideal para viviendas y empresas con alto consumo energético.

2. Sistemas Aislados de la Red:

Los sistemas fotovoltaicos aislados de la red eléctrica son aquellos que, o bien no disponen de punto de enganche a la red eléctrica, o bien sufren problemas y cortes frecuentes en ella. Estos tipos de sistemas fotovoltaicos siempre van a requerir del uso de baterías para acumular energía durante el día y poder hacer uso de ella cuando sea necesaria y no esté disponible la luz del sol.

Las aplicaciones más habituales de este tipo de sistemas engloban índoles de todo tipo:

2.1 - Aplicaciones en Viviendas y Edificios:

  • Suministro de energía eléctrica en zonas sin acceso a la red eléctrica.
  • Autonomía energética y seguridad en el suministro eléctrico.
  • Ideal para zonas rurales, montaña o lugares remotos.
  • Requiere baterías para almacenar la energía solar.

2.2 - Aplicaciones Industriales:

  • Generación de energía para procesos productivos en zonas sin conexión a red.
  • Reducción de costes energéticos y mayor independencia energética.
  • Contribución a la sostenibilidad ambiental en la industria.
  • Permite el desarrollo industrial en zonas remotas.

Ejemplos de aplicaciones de sistemas fotovoltaicos:

Tal como hemos visto, hay multitud de aplicaciones posibles para un sistema fotovoltaico, resumamos algunas de ellas:

1. Sector Residencial:

  • Autoconsumo: Instalación de paneles solares en tejados de viviendas para cubrir el consumo propio de electricidad.
  • Calefacción de agua: Sistemas fotovoltaicos conectados a resistencias en calderines térmicos para calentar agua sanitaria o para calefacción.
  • Alumbrado público: Farolas solares para iluminar calles, parques y jardines.

2. Sector Industrial:

  • Autoconsumo industrial: Implementación de sistemas fotovoltaicos para alimentar procesos industriales.
  • Bombeo solar: Sistemas de bombeo de agua para riego, agricultura o ganadería.
  • Telecomunicaciones: Alimentación de torres de telecomunicación en zonas remotas.

3. Sector Agrícola:

  • Riego solar: Sistemas de bombeo solar para el riego de cultivos.
  • Electrificación rural: Suministro de energía eléctrica a zonas rurales sin acceso a la red.
  • Refrigeración solar: Sistemas de refrigeración para conservar alimentos y productos agrícolas.

4. Otros Ejemplos:

  • Vehículos eléctricos: Carga de vehículos eléctricos con energía solar.
  • Baterías portátiles: Carga de baterías portátiles con energía solar para uso personal o profesional.
  • Señalización vial: Alimentación de señales de tráfico con energía solar.
  • Carpas y toldos solares: Generación de energía en estructuras móviles para eventos o actividades al aire libre.

Resumen:

Es importante destacar que los sistemas basados en tecnología fotovoltaica son muy versátiles y pueden adaptarse a una amplia gama de aplicaciones. La innovación constante en este campo abre nuevas posibilidades para el aprovechamiento de la energía solar en diversos sectores cada día más amplia.

Autor / Redactor:

José Alfonso Alonso Lorenzo

Profesional Fotovoltaico desde 2006.

  • Ingeniero técnico Industrial por la Escuela Politécnica de Ferrol.
  • Experto en Solar Fotovoltaica por el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas de Madrid en 2009-2010.
  • Experto Profesional en Energía Fotovoltaica, por la UNED 2010-2011.
  • Gerente y Responsable de Compras en SunFields Europe desde 2010.

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