Acerca de la energía solar : Generador de energía solar

¿Qué es la energía solar y por qué debería utilizarla?

Según los investigadores, la cantidad de energía solar que recibe la tierra es más de 10000 veces la del consumo actual de energía del hombre.

Además, si pudiéramos convertir el 100% de la energía solar en electricidad en una hora, la energía generada por la energía solar sería suficiente para alimentar a todo el planeta durante un año.

La producción de energía solar es la forma más eficiente de generación de energía porque requiere menos pasos (para generar electricidad) que otros métodos.

La luz solar se puede convertir en electricidad de dos formas.

En un proceso, la energía solar se utiliza esencialmente como fuente de calor.

Este calor luego se utiliza para generar vapor, que alimenta la turbina de vapor.

Este método de producción de energía se conoce como generación de energía solar térmica.

En el segundo método, la energía solar se convierte directamente en energía eléctrica utilizando células solares.

La celda solar está construida con material semiconductor de silicio.

Estos son algunos de los factores a considerar al seleccionar la generación de energía solar:

• La energía solar es abundante y eficiente y no requiere suministro eléctrico.

• Los sistemas fotovoltaicos se pueden instalar en cuestión de meses, mientras que los generadores de energía convencionales pueden tardar algunos años en construirse.

• La Energía solar es energía limpia porque no contamina el aire ni el agua.

  Además, no hay partes móviles que generen contaminación acústica.

  A diferencia de los combustibles fósiles, la generación de energía solar no produce emisiones tóxicas al medio ambiente.

• La energía solar tiene costos operativos más bajos.

  Una vez realizada la inversión de capital inicial, no es necesario seguir comprando combustibles fósiles porque la energía solar es esencialmente gratuita.

¿Cómo se produce la energía solar mediante células fotovoltaicas?

Una celda fotovoltaica (también conocida como celda solar) es un dispositivo semiconductor que convierte la energía de la luz solar en electricidad sin ningún paso adicional de conversión de energía.

Esta conversión se logra mediante el efecto fotovoltaico, por lo que se las conoce como células fotovoltaicas (PV).

Cuando la luz del sol lo golpea, genera voltaje y corriente en sus terminales.

La forma y la cantidad de energía producida por una célula solar están determinadas por la cantidad de luz solar que la golpea.

Esto también incluye aspectos importantes como la intensidad de la luz, el ángulo en el que la luz la incide y el tamaño de la celda.

Cuanto mayor sea la intensidad de la luz, mayor será la energía generada.

El área de la celda aumenta la cantidad de energía generada.

Genera la mayor potencia cuando la luz que incide sobre él es perpendicular al lado frontal de la celda.

Las células solares están hechas de un material semiconductor de silicio que ha sido tratado con fósforo y boro para formar una fina oblea de silicio.

Una vez que se han dopado las capas de obleas, se conectan para formar células solares.

Especificaciones del generador de energía solar

Independientemente de la tecnología o material utilizado, cada celda solar tiene dos terminales (positivo y negativo) para recibir una corriente eléctrica.

Una celda solar generalmente comprende un contacto frontal en la parte superior, una unión PN en el medio y un contacto posterior en la parte inferior.

Esencialmente, la luz solar está formada por haces de fotones, cada uno con una cantidad finita de energía.

Estos fotones deben ser absorbidos por una célula solar para que produzca electricidad.

La energía del fotón y la energía de la banda prohibida del material semiconductor determinan la absorción de fotones.

Los fotones de la luz solar son absorbidos por el material semiconductor del panel solar.

Como resultado, se forman pares de agujeros de electrones en la unión.

Cuando la celda solar está conectada a una carga, los electrones y los huecos en la unión se separan, con los electrones recogidos en el terminal negativo y los huecos recogidos en el terminal positivo.

Como resultado, se forma un potencial eléctrico entre los terminales y se genera un voltaje a través de él.

Esto hace que la corriente (CC) se dirija a las cargas de CC, el inversor o el circuito de carga de la batería.

La corriente generada aumenta a medida que se absorben más fotones.

Pero una gran parte de la radiación solar que incide en la célula solar no se convierte en electricidad.

Esto se debe a que la luz está formada por fotones de distintas longitudes de onda.

Algunos fotones chocan contra la célula solar y se reflejan, impidiendo que entren en la célula.

Antes de ser arrastrados a la corriente, los electrones producidos en algunos materiales se recombinan con otras moléculas.

Del mismo modo, existen numerosas razones para una tasa de conversión o un rendimiento bajos.

La eficiencia de conversión de los paneles solares utilizados en residencias individuales oscila entre el 6 y el 10%.

Los paneles solares para instalaciones a gran escala y los generadores de energía solar están construidos con las mejores tecnologías y materiales para lograr una eficiencia máxima que oscila entre el 40 y el 60%, pero también son los más costosos.

Cuando se expone a la luz solar, una sola celda solar de 4 cm2 genera un voltaje de 0,5 a 1 V y produce 0,7 W de potencia.

El panel solar mejor diseñado normalmente tiene un rendimiento óptimo del 25%.

Estas celdas individuales están conectadas para producir una mayor diferencia de potencial o voltaje y más electricidad.

Algunas celdas están conectadas en serie y otras están conectadas en paralelo.

Los módulos fotovoltaicos se crean conectando una serie de células solares.

Y varios módulos fotovoltaicos están conectados entre sí para formar una matriz fotovoltaica que se puede utilizar para aplicaciones de generación de energía baja y alta.

Componentes de un sistema generador de energía solar

Siempre que ve paneles solares en el techo de alguien, sabe que esa persona ha invertido en un generador de energía solar, pero ¿alguna vez ha considerado qué otros componentes se requieren para que un sistema funcione correctamente?

Aquí hay una guía completa de todos los componentes necesarios para un generador de energía solar.

Paneles solares

El panel solar es el componente más importante de un generador de energía solar.

Existen numerosos tipos de paneles solares en el mercado.

Un panel solar, también conocido como módulo solar, es esencialmente una matriz de células solares conectadas en serie y en paralelo.

La diferencia de potencial desarrollada a través de una celda solar es de aproximadamente 0,5 voltios, por lo que la cantidad deseada de tales celdas debe conectarse en serie para lograr de 14 a 18 voltios para cargar una batería estándar de 12 voltios.

Una matriz solar está formada por paneles solares que están conectados entre sí.

Múltiples paneles están conectados en paralelo y en serie para lograr una corriente y voltaje óptimos, respectivamente.

Controlador

Sobrecargar o cargar menos una batería de plomo-ácido no es una buena idea.

Tanto la sobrecarga como la subcarga pueden causar daños graves al sistema de batería.

Para evitar cualquiera de estas situaciones, se debe conectar un controlador al sistema para mantener el flujo de corriente hacia y desde las baterías.

Las baterias

No todos los generadores de energía solar incluyen un conjunto de baterías, pero algunos sistemas que generan más electricidad de la necesaria para el edificio que están alimentando incluyen una batería para almacenar el exceso de energía.

Cuando los paneles solares no producen suficiente energía, como en días nublados o lluviosos, se puede utilizar la energía almacenada.

Inversor

La electricidad generada por un panel solar es corriente continua (CC).

La electricidad que obtenemos de la red es una corriente alterna (CA).

Por lo tanto, para ejecutar equipos comunes tanto de la red como del sistema solar, se debe instalar un inversor para convertir la CC del sistema solar en CA del mismo nivel que el suministro de la red.

El inversor se conecta directamente a los terminales de la batería en un sistema fuera de la red, convirtiendo la CC de las baterías en CA antes de alimentarlo al equipo.

En un sistema de conexión a la red, el panel solar está conectado directamente a un inversor, que alimenta el mismo voltaje y frecuencia a la red.

Cada módulo solar en un sistema moderno de conexión a la red está conectado a la red a través de un microinversor individual para obtener la energía de CA de voltaje óptimo de cada panel solar.

Componentes del generador de energía solar autónomo

En un generador de energía solar independiente, la electricidad generada por el panel solar se alimenta primero al controlador solar, que luego carga el Banco de baterías o lo suministra directamente a equipos de CC de bajo voltaje, como computadoras portátiles y sistemas de iluminación LED.

Normalmente, la batería es alimentada por el controlador solar, pero también puede alimentar al controlador solar cuando la fuente de alimentación del panel solar es inadecuada.

De este modo, el suministro se mantiene universalmente a los aparatos de baja tensión conectados directamente al controlador solar.

Los terminales de los bancos de baterías también están conectados a través de un inversor en este sistema.

El inversor convierte la energía de CC almacenada en el Banco de baterías en CA de alto voltaje en electrodomésticos más grandes, como lavadoras, televisores más grandes, electrodomésticos de cocina, etc.

Componentes del generador de energía solar con conexión a la red

Hay dos tipos de sistemas solares conectados a la red: los que tienen un solo macro inversor central y los que tienen varios microinversores.

En el primer tipo de sistema solar, los paneles solares y el suministro de la red están conectados a un inversor central común conocido como inversor conectado a la red.

Aquí, el inversor convierte la CC del panel solar en CA a nivel de red y luego la alimenta a la red y al panel de distribución del usuario en función de la demanda inmediata del sistema.

En este caso, el inversor conectado a la red también supervisa la potencia suministrada por la red.

Suponga que detecta un corte de energía en la red.

En ese caso, activa el sistema de conmutación del sistema solar para desconectarlo de la red, asegurando que no se devuelva energía solar a la red durante un corte de energía.

Un medidor de energía está conectado a la línea principal de suministro de la red para rastrear las exportaciones e importaciones de energía de la red.

En sistemas con múltiples microinversores, cada módulo solar está conectado a su microinversor.

Los microinversores están conectados entre sí para generar el alto voltaje de CA requerido.

El voltaje de salida alterno individual de los microinversores se suma para generar un voltaje alterno alto.

Funcionamiento paso a paso de un generador de energía solar

• Cuando los paneles están conectados a la unidad de batería y expuestos a la luz solar, generan energía de CC, que se envía al controlador de carga.

  El voltaje generado puede oscilar entre 12V y 18V dependiendo de la intensidad de la luz solar y la superficie del panel (lo mejor es estar limpio y sin rayones).

• Si el voltaje de entrada excede los 12-13 V, el controlador de carga enviará energía adicional a la batería.

  Primero convertirá la potencia de CC variable en una potencia de CC más constante.

  Cuando la batería está completamente cargada, el controlador de carga apagará automáticamente la transferencia de energía de la fuente de energía.

• La corriente del controlador de carga provocará una reacción química dentro de la batería, y el producto se almacenará como energía química potencial.

  Cuando se conecta una carga a la batería, una reacción química inversa permite que la energía química potencial se convierta en energía eléctrica.

  La corriente que fluye desde la batería sigue siendo corriente continua, y se requiere un inversor en la configuración si la carga eléctrica en cuestión es adecuada para CA.

• Si el equipo que está intentando alimentar con el generador solar es de corriente continua y está clasificado para una corriente de 12 V, se pueden conectar directamente a la batería / panel.

  Este es uno de los beneficios de la energía solar.

  Los generadores portátiles suelen incluir postes para salida de 12 V CC, que se pueden utilizar para alimentar cargas de CC.

  Si los aparatos solo aceptan corriente alterna (CA), la energía se envía a un inversor para su conversión.

• Un inversor modifica la alimentación de 12 V CC de la batería para alimentar dispositivos que admiten CA, como computadoras portátiles que se llevan de viaje de campamento.

  Esta energía se convierte a 110-120 V CA, similar a un enchufe de toma de corriente doméstico.

  Cualquier generador solar portátil tiene un enchufe de salida similar que lee 120 V CA en su carcasa.

  Los electrodomésticos como computadoras portátiles y mini refrigeradores se pueden alimentar directamente a través de este enchufe, tal como lo harían en una casa.

  Permitir el uso de aparatos de CA hace que los generadores solares sean tan versátiles como los generadores de respaldo.

Consejos y trucos sobre cómo aprovechar al máximo su generador de energía solar

La energía solar está ganando popularidad rápidamente en todo el mundo.

Está creciendo a una tasa anual del 2% y, si continúan las tendencias actuales, será la fuente de energía preferida a nivel mundial.

La mayoría de las naciones modernas alientan a las personas a confiar en este recurso renovable para ahorrar más dinero y ayudar a salvar el medio ambiente.

Si se mantiene bien, la tendencia puede continuar brindando beneficios durante las próximas décadas.

Aquí hay algunos consejos y trucos más:

Localización

En primer lugar, considere su ubicación actual.

¿Hay mucha nubosidad o llueve o nieva mucho?

¿Cuánta luz natural recibe cada día?

Algunas ubicaciones son ideales para instalar paneles de células solares, mientras que otras pueden beneficiarse más de una fuente eléctrica o de batería.

Los sistemas de energía solar pueden ser beneficiosos en áreas que reciben al menos de 4 a 6 horas de luz solar al día.

Determine el ángulo del sol para determinar las mejores ubicaciones para la instalación.

Recurso

¿Hay una ferretería cercana que venda las piezas que necesitará para configurar su sistema de energía solar?

¿Hacer pedidos en línea es simple y conveniente?

¿Existen agencias o profesionales que puedan brindar servicios confiables y de alta calidad para la instalación y el mantenimiento de paneles solares?

¿Los materiales tienen un precio razonable y son de alta calidad?

Estas son algunas de las preguntas que debe hacer para obtener las mejores ofertas.

Su ubicación y modo de transporte determinan la conveniencia de realizar pedidos en línea.

Si cree que será difícil configurar y mantener el sistema, es posible que desee esperar hasta que la tecnología esté más disponible en su área.

Presupuesto

Los sistemas de células solares suelen ser costosos al principio.

Más adelante notarás que los costos comienzan a disminuir porque la energía derivada del sol es gratuita y disponible en todo momento.

Al determinar el área que debe cubrirse con paneles solares, puede considerar su presupuesto.

Hacer un presupuesto es esencial para que no gaste mucho en cosas que realmente no necesita.

También debe pensar en los gadgets y dispositivos que funcionarán con energía solar.

Longevidad

Un sistema de energía solar bien mantenido puede durar 30 años.

Otras configuraciones pueden durar solo unos meses o semanas si las condiciones externas son extremadamente duras o pueden dañar fácilmente el material.

Puede fabricar sus propias células solares o comprarlas en una tienda.

La longevidad de la configuración estará determinada por la calidad, el uso y las aplicaciones del material.

El precio no siempre implica calidad o longevidad.

Debe obtener más información sobre las distintas marcas y ver las diferencias en términos de características que, en última instancia, aumentarán la vida útil.

Busque el consejo de amigos y otras personas que hayan utilizado la configuración.

A medida que la tecnología evolucione en la industria solar, los generadores de energía solar se volverán más pequeños, más livianos, más fáciles de usar y menos costosos a medida que los costos de los paneles solares sigan cayendo.

Al seleccionar un generador de energía solar, es fundamental elegir uno que satisfaga sus necesidades en términos de tamaño y capacidad, así como una marca de renombre con una larga vida útil del panel solar.

Finalmente, antes de realizar una compra, asegúrese de leer algunas reseñas confiables de generadores solares.