8 El principio de funcionamiento de la célula solar Las actuales células solares se constituyen, en su mayoría, de silicio como material base, que mediante una dotación con boro o fósforo subdividido en dos capas (capa p ó n) con distintas características eléctricas, se convierte de esta manera en diodo. A diferencia de los diodos semiconductores normales, como ocurre en los circuitos y rectificadores electrónicos, la célula solar está optimizada para el aprovechamiento de la luz solar incidente. Para este objetivo ella se fabrica con la mayor superficie posible. La así llamada unión p-n se encuentra aquí sólo escasamente debajo de la superficie expuesta a la radiación solar. En la unión p-n se forma un campo eléctrico, que ejerce un efecto aspirador sobre portadores de carga libres (movibles en el material). Los fotones (paquetes de energía-luz) de la luz solar incidente penetran en el material de la célula y producen ahora en el entorno de la unión p-n estos portadores de carga libres (electrones y huecos), que son llevados, separados del campo interior, a los contactos de conexión eléctrica sobre la parte inferior y a la superficie de la célula. Allí se encuentran a disposición para la utilización en un circuito eléctrico exterior. Por célula se produce una tensión utilizable de 0,5 hasta 0,6 Voltios, que mediante la conexión en serie de varias células puede ser aumentada a los valores deseados. En los paneles solares las células son conectadas en parte en serie y en paralelo, para lograr óptimas tensiones de servicio utilizables. La tasa de producción de los portadores de carga libres crece proporcional a la intensidad de la irradiación solar. La energía de fotones se transforma en energía eléctrica aprox. en un 15 %, según sea la eficiencia de la célula. El resto calienta la célula solar y mediante procesos de transporte térmico es entregado al entorno. Bajo condiciones de test estándar (STC: 1.000 W/m 2 , temperatura 25°C, masa de aire espectral 1,5) por dm 2 de superficie de célula, se puede esperar hasta 2,5 amperios de corriente de energía solar y con ello aprox. 1,5 W de rendimiento eléctrico máximo. A causa de su alto rendimiento energético y de material y, por lo tanto, de sus bajos costos las tecnologías de capas finas ofrecen a largo plazo el mayor potencial. De momento existen en el mercado tres tecnologías diferentes: la técnica amorfa/microcristalina de silicio, la técnica basada en cadmio-telurio (CdTe) y la técnica de cobre indio-seleniuro (o técnica de azufre), mejor conocida como CIS. Estas tecnologías se encuentran aún en sus comienzos, pero los productores están trabajando con el mayor ahínco en su desarrollo. Rendimiento de una instalación fotovoltaica El rendimiento que genera una instalación en el período de un año se denomina también cosecha solar. Un factor importante para la evaluación del rendimiento de instalaciones lo constituye el Performance Ratio. En caso de un Performance Ratio mayor al 80 % se habla de una buena relación entre rendimiento y potencia solar irradiada. Los factores que pueden repercutir en el rendimiento, son entre otros la ubicación de la instalación, su orientación y el clima, es decir, la intensidad y la duración de la irradiación solar. A través de diagramas especiales se puede calcular la irradiación solar de acuerdo al ángulo de posición y a la orientación. En Europa Central la irradiación solar es máxima para una orientación hacia el sur y un ángulo de 30°. Para que las instalaciones puedan lograr altos rendimientos, es necesaria una planificación detallada. Por una parte, los componentes empleados deben ser idealmente adaptados a las exigencias individuales, por otra parte, se deberá prestar atención a un dimensionado correcto y a una posición en lo posible libre de sombra. Además los paneles solares están expuestos diariamente al viento y a factores climáticos y deben funcionar perfectamente a pesar de las adversidades. Por eso son los productos de alta calidad y duraderos otra condición importante para obtener altos rendimientos por parte de las instalaciones. Conexión a red de instalaciones fotovoltaicas Montaje de la conexión a red de instalaciones fotovoltaicas Las instalaciones de conexión a la red son instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red eléctrica pública que la alimentan con toda la energía eléctrica generada por el sol. La dimensión de una instalación conectada a red depende de distintos factores: de las superficies de tejado, de las fachadas, de las posibilidades financieras, de las normas legales, etc. La mayoría de las instalaciones privadas europeas conectadas a red alcanzan volúmenes de rendimiento de desde dos hasta diez kilovatios. Si se desea alcanzar tal rendimiento con una instalación sobre un tejado inclinado, se necesita para dos kilovatios (FV) tener una superficie de aprox. 18 m² y para diez kilovatios una de aprox. 90 m². Las componentes esenciales de una instalación acoplada a la red son paneles fotovoltaicos, inversores, un sistema de montaje, un dispositivo de protección para la desconexión automática de la red de corriente en caso de averías y un contador para el registro de la cantidad de corriente alimentada. Dos factores son decisivos para una instalación productiva: 1) La calidad de los productos instalados, incluyendo los accesorios (por ejemplo, el cableado). 2) Los diferentes componentes deberán ser ajustados óptimamente. TRITEC es desde hace 25 años proveedor de sistemas fotovoltaicos con un amplio y cualitativo surtido de productos alta calidad. Nosotros lo apoyaremos gustosamente en la planificación y en las preguntas referentes a la autorización y al financiamiento de las instalaciones fotovoltaicas.
Principio de funcionamiento de una célula solar cristalina © Solarpraxis Rendimiento de la instalación en función de la orientación y el ángulo de montaje Este Sur Oeste Ángulo acimutal Irradiación anual en tanto por ciento © DGS / Solarpraxis 8 7 4 6 5 Principio de una instalación fotovoltaica conectada a red © Solarpraxis 3 1 2 Ángulo de montaje 1. Generador solar 2. Sistema de montaje 3. Cableado 4. Caja de conexión del generador 5. Inversor 6. Contador bidireccional de consumo e inyección 7. Conexión a red 8. Punto de consumo 9
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