Elementos de una instalación solar fotovoltaica

En este artículo hablaremos sobre los pirncipales elementos de una instalación solar fotovoltaica. Es algo común, cuando estamos iniciandonos el aprendizaje de las instalaciones solares, que pensemos en la idea de una instalación solar como un grupo de paneles solares simplemente. Sin embargo, este tipo de instalaciones, se ven formadas por múltiples elementos que, además de permitir su correcto funcionamiento, hacen que nuestra instalación sea segura para nuestros electrodomésticos y para las personas que residen en la vivienda.

La idea de este artículo es dar un repaso general a todos estos elementos, analizando uno por uno los detalles de cada uno, el papel que juegan, en qué consisten, y que características deberíamos observar antes de adquirir cualquiera de ellos. Sin más, espero que disfrutéis de la lectura de este artículo.

Paneles solares fotovoltaicos

Tan importantes, que sin ellos no habría nada que hacer, ninguna energía que generar… Los paneles solares fotovoltaicos son los encargados de convertir la energía procedente de los rayos del sol, en energía eléctrica en corriente continua, por medio del denominado efecto fotovoltaico.

Factores a tener en cuenta a la hora de elegir un panel solar

A la hora de elegir un panel solar, algunos de los factores en los que deberíamos fijarnos, serían los siguientes:

• Potencia. La potencia, que normalmente la encontraras en vatios pico (Wp), nos describe la energía que es capaz de generar nuestro panel solar. En condiciones ideales, un panel solar de 400Wp, podría producirnos 400Wh de energía en 1 hora. La idea es intentar, siempre que se pueda, trabajar con paneles de la mayor potencia posible, ya que esto nos permitirá instalar un menor número de paneles para hacer lo mismo, siendo así más eficientes en nuestra instalación.
• Eficiencia. La eficiencia de un panel solar consiste, basicamente, en la energía que es capaz de crear por unidad de superficie. Podríamos pensar que una placa solar de 1000Wp es una gran opción, puesto que su potencia es muy alta. Sin embargo, si este panel solar ocupa 10 metros cuadrados, ya no pensaríamos igual, ¿verdad?. La gran mayoría de paneles monocristalinos de la actualidad ya cuentan con, al menos, un 20% de eficiencia. Un dato que os puede servir para orientaros en este aspecto. Cabe destacar, sin embargo, que por una buena relación calidad-precio, en muchas ocasiones merece la pena adquirir paneles solares de menos del 20% de eficiencia. Esto es algo que debe estudiarse de forma aislada según el tipo de instalación que estemos trabajando en cada momento.
• Garantía. La garantía es, en otras palabras, la confianza que el fabricante tiene sobre su propio panel solar. En este aspecto, nos solemos encontrar 2 tipos de garantías:
  1. Garantía del producto. Nos habla del tiempo que nos garantizan el correcto funcionamiento del panel solar. En este aspecto, los fabricantes nos suelen ofrecer una garantía que está en torno a los 10 años.
  2. Garantía de rendimiento. En este caso, el fabricante nos ofrece una garantía, indicando un tanto por ciento, del rendimiento que tendrán los paneles solares. En mi experiencia personal, lo que observo es que este tipo de garantías, en las marcas de placas solares más punteras, suele andar en torno a 25 años con un rendimiento del 80% en los paneles.

Existen otros factores, ajenos a las características del propio panel solar, que también se deben considerar a la hora de diseñar nuestra instalación solar fotovoltaica. Algunos de ellos son la inclinación, la orientación, el lugar geográfico donde se pretenden instalar, etc.

Otro factor que se debe tener en cuenta es, si nuestro panel solar es monocristalino o policristalino. Para ello, te dejamos este enlace hacia otro artículo en el que te hablamos sobre este tema.

Inversor solar

Hemos comentado que los paneles solares son los encargados de convertir la energía proveniente del sol en energía eléctrica en corriente continua. Sin embargo, los electrodomésticos que tenemos en nuestra casa y en nuestras industrias, no trabajan con corriente continua, sino que lo hacen en corriente alterna. Este es el papel que juega el inversor solar en nuestra instalación: convierte la corriente continua generada por nuestras placas solares en corriente alterna, lista para su consumo.

Cuando se produce el paso de energía por nuestro inversor, siempre se pierde energía. Por lo tanto, como podrás imaginar, debemos tratar de elegir un buen inversor que nos proporcione las mínimas pérdidas posibles. Este y otros aspectos, que mencionamos a continuación, son aquellos que deberíamos reconsiderar a la hora de elegir nuestro inversor solar:

• Eficiencia. La eficiencia se mide en tanto por ciento, y nos indica la parte de energía que sale del inversor, respecto de la que entra. Un inversor con un 98% de eficiencia, nos estaría indicando que solamente pierde el 2% de la energía durante el proceso de convertir la corriente continua en corriente alterna. En el mercado nos encontramos diferentes tipos de eficiencias según los inversores con los que trabajemos y, en general, podríamos decir que nunca deberíamos trabajar con inversores cuya eficiencia esté por debajo del 90%.
• Garantía. Los inversores suelen representar, por lo general, una de las partidas más caras en nuestras instalaciones solares. Es por ello que, el aspecto de la garantía, es algo que merece la pena tener en cuenta. Normalmente, la garantía de estos equipos no debería ser inferior a 5 años en ningún caso. Hay inversores de bajo coste que pueden tener una garantía menor y, en caso de que no deseemos invertir mucho en la instalación, podemos valorarlo.
• Soporte técnico. Al igual que la garantía es un punto importante a tener en cuenta en los elementos de una instalación solar fotovoltaica, el soporte técnico es igual de fundamental. Cuando realizamos la configuración inicial de la instalación, o cuando llevamos ya un tiempo funcionando correctamente y empieza a surgir algún tipo de problema, es fundamental contar con un equipo de soporte que nos eche un cable. De lo contrario, podría darse el caso de que no seamos capaces de resolver el problema, y tengamos que recurrir a cambiar directamente el propio inversor. Intenta investigar un poco acerca de la transparencia del servicio técnico antes de elegir tu inversor solar.
• Sistemas de monitorización. Cuando has invertido dinero en tu instalación solar fotovoltaica, lo mínimo que esperas, por lo general, es poder observar si esa inversión te está siendo rentable o no. Si realmente has acertado o no. Un sistema de monitorización completo nos permite saber todo acerca de nuestra instalación: Cuanta energía genera, cuanta consumimos, cuanta cedemos a la red eléctrica, qué carga tienen nuestras baterías, etc. No todos los inversores son igual de transparentes en este aspecto, es por ello que te invitamos a que investigues a este respecto sobre las distintas opciones que hay, que mires en internet como se monitoriza cada marca, y que te decantes por aquel que te resulte más comprensible y transparente para tí.

Reguladores de carga

Los reguladores de carga son fundamentales entre los elementos de una instalación solar fotovoltaica. En muchos casos, estos vienen incluídos en el propio inversor, de manera que es posible que tengas un regulador de carga y no hayas caído ni si quiera en la cuenta. En cualquier caso, nos deberíamos preguntar: ¿qué son y por qué son tan importantes los reguladores de carga?

La misión principal que tiene un regulador de carga es, básicamente, hacer que las baterías se carguen correctamente, de manera que se optimice su rendimiento y se aumente su vida útil. Es por ello, que en todas las instalaciones, el regulador de carga se ubica entre los paneles solares y las baterías, de manera que se controla el flujo de energía que fluye hacia las mismas.

Los reguladores no son estáticos, si no que pueden configurarse, adaptándose así al tipo de batería y/o de instalación que estemos planteando en cada momento.

Existen, sin embargo, diferentes tipos de reguladores de carga, que varían según el rendimiento que ofrecen y sus precios. A continuación, procedemos a describir los 2 tipos de reguladores principales:

Regulador de carga PWM

El funcionamiento de este tipo de regulador es sencillo, pues lo único que hace realmente es cortar el paso de corriente, desde los paneles hasta las baterías, una vez que estas se han cargado completamente.

Otra particularidad de este tipo de regulador es que, para funcionar correctamente, las baterías y los paneles solares deben contar con el mismo voltaje, de manera que, si nuestras baterías fueran de 24V, tendríamos que trabajar con paneles de 24V también (o 2 de 12V en serie). Esto obliga al panel solar a trabajar con el voltaje que tiene la batería en cada momento, limitando de esta manera todo el rendimiento que es capaz de ofrecer.

El hecho de limitar el panel solar de esta manera, se traduce básicamente en pérdidas de energía eléctrica. Esto es algo que se debe tener en cuenta a la hora de decantarse por un tipo de regulador u otro, ya que, sin duda, los reguladores PWM nos tentarán por sus bajos precios y por su ligereza a la hora de ser transportados.

Regulador de carga MPPT

Estos reguladores también son conocidos como maximizadores, ya que su forma de trabajar aprovecha al máximo la producción de los paneles solares a la hora de cargar nuestras baterías.

Al igual que en el caso del regulador PWM, el MPPT también realiza un corte de corriente hacia la batería cuando esta ya se ha cargado. Sin embargo, hay una diferencia fundamental, y es que el regulador MPPT hace que el panel solar trabaje siempre en su máximo pico de voltaje, convirtiendo luego esta tensión a aquella que necesita la batería, con gran eficiencia, conservando así la potencia total que nos ofrece nuestra instalación solar.

En este caso, además, el regulador no necesita que los paneles y las baterías tengan el mismo voltaje. Es más, su funcionamiento suele ser más eficiente cuando aumentamos la tensión del campo foltovoltaico (siempre respetando la tensión máxima de entrada que nos indique el fabricante).

Como puedes imaginar, la diferencia de producción que vas a tener con un regulador MPPT es mucho más significativa que el ahorro que obtendrás con un PWM. Por ello, desde CuencaSolar te aconsejamos que te decantes siempre por el MPPT.

Estructuras

Uno de los puntos que, a primera vista, puede parecer el más simple, y sin embargo, es uno de los que más problemas pueden llegar a causar a la hora de ejecutar correctamente la instalación.

Cuando trabajamos en un tejado, normalmente hacemos uso de un tipo de estructura llamada coplanar, cuyo fin es elevar las placas sobre la propia cubierta manteniendo su inclinación. Sin embargo, hacer esto requiere técnica y hay que tener en cuenta ciertos parámetros con el fin de no ocasionar daños futuros en la propia vivienda, a causa de humedades, ruidos por el viento, etc.

Cuando realizamos la instalación fotovoltaica sobre una cubierta plana, podemos optar también por otro tipo de estructura que, en los últimos tiempos, está teniendo gran tendencia, llamada SolarBloc. Este tipo de estructura consiste en bloques de hormigón que irán en los extremos de cada placa y que nos permitirán fijar las mismas sin necesidad de tener que realizar perforaciones sobre la cubierta, evitando así dañar los aislamientos del edificio y prevenir posibles problemas futuros. Lo único que hay que tener en cuenta en este aspecto, es el hecho de si la cubierta soportará o no el peso de estos bloques de hormigón, para lo cual te recomendamos que acudas a un ingeniero industrial o a un arquitecto que te pueda asesorar correctamente.

Baterías

Si quieres profundizar más sobre los distintos tipos de baterías, te recomendamos que leas este artículo que escribimos al respecto hace un tiempo. En cualquier caso, como resumén, te diré que existen 3 tipos de baterías principales: de litio, de plomo ácido y de gel.

En cuanto a los principales factores que deberíamos destacar a la hora de elegir entre unos paneles solares u otros, serían los siguientes:

• Mantenimiento. Debemos valorar si el hecho de elegir baterías que requieran mantenimiento puede resultar o no en un problema. Las baterías de plomo ácido, por ejemplo, necesitarán que miremos los niveles de agua destilada cada cierto tiempo. Esto, si se trata de una instalación en la que no solemos estar presentes, puede resultar en un problema y quizás tengamos que decantarnos por otro tipo de baterías.
• Ciclos. El número de ciclos de una batería nos indica la cantidad de veces que estas pueden cargarse y descargarse, por completo o parcialmente. Normalmente, en la ficha técnica de la batería, podremos observar una gráfica donde se muestra una relación entre el número de ciclos y la profundidad de descarga de la batería. Si descargamos menos nuestras baterías, obviamente el número de ciclos será mayor. Lo ideal es adaptar estas descargas a las necesidades reales que vayamos a precisar en la instalación.
• Precio. Por supuesto, tenemos que mirar las posibilidades económicas de que disponemos y cuánto estamos dispuestos a gastar. Yo, personalmente, te diría que, siempre que puedas, elijas baterías de litio, pero es cierto que para una instalación que no vas a hacer un uso continuado (una casa en la que solo pasas unas semanas de vacaciones al año en verano por ejemplo) puede no tener mucho sentido, y en ese caso será más inteligente optar por otro tipo de baterías solares como las de gel.

Contador bidireccional

Normalmente, cuando recibimos energía de la red eléctrica, todos contamos con un contador en nuestra vivienda que mide la energía que entra a la misma, de manera que la compañía lo sepa y pueda facturarnos en esa proporción. Sin embargo, cuando tenemos una instalación solar fotovoltaica conectada a la red eléctrica, tenemos la opción de vender el excedente de energía sobrante a la compañía, compensándolo en nuestra factura eléctrica. Para ello, es para lo que necesitaremos un contador bidireccional que cuente, tanto la energía que entra, como la que sale de la vivienda.

Los contadores bidireccionales nos permitirán, además, bloquear la salida de energía a la red eléctrica en caso de que no queramos compensar o que aún no hayamos terminado de realizar todos los trámites pertinentes. Lo único que tenemos que tener en cuenta a la hora de elegirlo es que sea compatible con el inversor con el que estemos trabajando. Normalmente cada marca de inversor cuenta con sus propios contadores bidireccionales.

Sistemas de monitorización

No todos los inversores llevan integrados los sistemas de monitorización, por lo que me parece interesante incluir este parámetro en el artículo, a fin de que se tenga en cuenta este aspecto que, a mi juicio es bastante importante.

A fin de facilitarte el trabajo, te voy a comentar los puntos en los que yo me fijo a la hora de valorar un sistema de monitorización:

• Energía producida (en directo y acumulada a lo largo del día, mes y año).
• Energía recibida de la red (en caso de estar conectados a red eléctrica).
• Porcentaje de carga de las baterías (en caso de tener baterías).
• Ahorro producido por los intervalos de tiempo que le indiquemos.
• Registro diario de producción solar.

Al menos debería contar con esos puntos. Antes de decantarte por uno u otro sistema, puedes echar un ojo en internet a algún video en el que veas como son, pues lo importante es que a tí te parezcan intuitivos y que los entiendas sin ningún problema.

Protecciones eléctricas

Si hay algo que no debe faltar nunca entre los elementos de una instalación solar fotovoltaica, son las protecciones eléctricas. Las protecciones nos ayudarán a proteger, no solo a los equipos con los que trabajemos, sino también a las personas que allí se encuentren. Las principales protecciones eléctricas que deberemos incluir en una instalación solar fotovoltaica son las siguientes:

• Fusibles. Nos ayudan a proteger la instalación frente a sobrecargas y/o cortocircuitos.
• Interruptores diferenciales. Nos ayudan a proteger la instalación y a las personas frente a derivaciones eléctricas.
• Portección sobretensiones. Permiten proteger la instalación frente a tensiones elevadas, derivando la corriente producida a tierra.
• Interruptores magnetotérmicos. Al igual que los fusibles, nos permiten proteger la instalación frente a sobrecargas y/o cortocircuitos. La principal ventaja de los magnetotérmicos frente a los fusibles es que, en caso de fundirse un fusible, habrá que cambiarlo directamente, mientras que con un interruptor magnetotérmico, valdría con volverlo a poner en posición de cerrado.

Con esto concluyo este artículo que, espero, os haya servido de ayuda para tener una idea de todos los elementos que forman una instalación solar fotovoltaica. Como sabéis, en CuencaSolar podemos echaros una mano en lo que necesitéis, desde asesoraros, hasta llevar a cabo la instalación en vuestra propia vivienda. Sin más, os deseo un buen día y nos vemos en el próximo artículo!