LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
¿Qué es la Energía Fotovoltaica?
Es un tipo de electricidad renovable obtenida de la radiación solar mediante un conductor.
¿Para qué se utiliza la Energía Fotovoltaica?
Alimenta sistemas conectados y desconectados de la red y produce electricidad a gran escala a través de redes de distribución.
¿Funciona la Energía Fotovoltaica?
Existen proyectos exitosos que invitamos a conocer:
SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ON GRID O CONECTADOS A RED
¿Qué significa que el sistema esté conectado a la red?
Su objetivo es producir electricidad en complemento a la recibida de la red eléctrica, sin contar con elementos de almacenamiento, ya que toda la energía producida se consume al inyectar los excedentes a la red. Para la inyección a la red se utiliza un sistema de medición bidireccional que entrega el balance entre la energía generada y la consumida.
¿Cómo es la conexión a la red?
Puede ser monofásica o trifásica, dependiendo de la configuración elegida y las características del punto de conexión a la red.
¿Cuáles son los componentes de un sistema FV conectado a la red?
El generador FV, el inversor, conductores y protecciones y estructura de soporte.
¿Qué equipos conforman una instalación FV on grid o conectada a red?
El Panel o módulo FV, el inversor, los cables, conductores y protecciones, sistema de soporte y el medidor bidireccional.
¿Qué es el Panel o Módulo Fotovoltaico?
Son los generadores de la electricidad disponible para inyectar en la red.
¿Cómo están construidos los paneles FV?
Actualmente la celda se fabrica en base a silicio. Hay también celdas de capa fina construidas con otro tipo de materiales distintos al silicio.
¿Qué condiciones esenciales debe tener el panel FV para que genere energía eléctrica?
Que incida radiación solar sobre el módulo y que haya una carga conectada al mismo.
¿Qué significa que el generador FV sea un sistema escalable?
Es que permite cambiar el tamaño y potencia del generador con sólo agregar o restar módulos.
¿Cómo funciona el generador FV?
El generador FV entrega corriente continua a su salida cuando hay radiación. Para lograr una radiación segura, los módulos incorporan en su parte posterior una caja de conexiones y cables estandarizados.
¿Cómo deben estar expuestos los paneles FV?
Los módulos deben estar expuestos directamente a los rayos de sol, y dispuestos de tal manera que dicha exposición logre la máxima captación solar anual. Deben ser ubicados en un lugar libre de obstáculos a la radiación, para lo cual es necesario examinar detenidamente las edificaciones, la topografía y la vegetación circundante, y analizar el efecto adverso que las sombras arrojadas por estos obstáculos pudieran causar sobre los módulos.
La captación será mayor cuanto más perpendicular a los rayos se disponga dicha superficie. Los módulos se deben orientar hacia el Norte geográfico si se encuentran en el hemisferio sur. Cualquier inclinación entre 10° y 50° no provocaría pérdidas de captación anual superiores al 10%.
SISTEMA FOTOVOLTAICO OFF GRID O AISLADO
¿Qué significa que el sistema FV sea aislado y qué importancia tiene en éste la batería?
Estos sistemas satisfacen directamente la demanda energética independientemente de la red eléctrica. Requiere de un elemento almacenador de energía, generalmente una batería, que es un elemento crítico de una instalación aislada. Si deja de funcionar el generador FV, el consumo es cubierto por la batería.
¿Cuáles son los componentes de un sistema aislado?
Son el generador FV, el regulador de carga, la batería y un inversor, si se dispone de cargas de corriente alterna.
¿Qué características debe tener la batería?
Deben ser Baterías de ciclo profundo. No son aceptables las baterías de carros.
Para sistemas pequeños, que abastecen cargas individuales, se recomienda la utilización de baterías selladas libres de mantención tipo AGM o GEL.
Para sistemas mayores, micro redes por ejemplo, dada la gran capacidad de almacenamiento de energía requerido, es poco probable encontrar baterías AGM o GEL, debiendo utilizarse baterías abiertas con electrólito líquido. Se recomienda la utilización de baterías tipo OPZ, que presentan una mayor vida útil que las tradicionales de placas planas.
En la medida de lo posible, se debe priorizar las baterías libres de mantención y las que tengan la mayor vida útil.
¿Cómo deben instalarse las baterías?
Las Baterías deben instalarse en un lugar ventilado. Si se requiere evitar la manipulación de la batería por parte del usuario, se deben instalar en un gabinete cerrado, pero ventilado, para evitar la posible acumulación de gases explosivos como hidrógeno (H2). Aunque las baterías sean selladas o libres de mantención, sobre todo las de electrolito líquido, igual pueden descargar hidrógeno ante situaciones de exceso de carga y/o de temperatura.
¿Cuál es la vida útil de las baterías?
Mínimo 5 años para baterías de placas plan y mínimo 10 años para baterías tipo OPZ.
LA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA
¿Qué variables se deben considerar antes de realizar una instalación fotovoltaica?
¿Es viable económicamente instalar un sistema FV?
Se recomienda analizar los siguientes criterios:
Puede simular un sistema de energía solar en su domicilio con la Calculadora de Energía Solar
¿Cómo se financia un sistema FV?
No existen sistemas institucionalizados de financiamiento.
Algunos sistemas de financiamiento estatal en Buscador de Proyectos Cifes
Sercotec
Corfo
Indap
FIA
CNR
¿Qué tipo de contratos existen para instalar sistemas FV?
¿Cómo analizo la factibilidad del sistema FV a instalar?
Dependerá de los resultados de la fase de pre diseño de la instalación de energía solar, etapa en la cual se debe analizar el emplazamiento de la instalación, verificando aspectos tales como: sombras, superficie disponible, inclinación y orientación del sistema.
Se recomienda:
¿Qué etapas existen para dimensionar un sistema de energía solar?
¿Qué debe incluir una cotización para una instalación solar?
¿En qué fijarse al instalar un panel FV?
En su eficiencia o potencia máxima generada; cómo resiste el viento; su procedencia; el prestigio de su marca; si tiene garantía, si su empresa de procedencia tiene presencia en Chile; si tiene soporte técnico local; cómo son sus terminaciones; cuál es su vida útil esperada.
Por otra parte, todos los equipos instalados en un determinado país, deben ser comercializados en el país, contar con repuestos y servicio técnico de pre y post venta en el país y con manuales de operación y mantenimiento en el idioma de origen y en el idioma del país donde se instalarán. Además, el proveedor de los equipos, debe demostrar la existencia de un stock adecuado de repuestos, de acuerdo a la vida útil de cada uno y a la tasa de falla normal esperada.
Debe resistir lluvia, nieve, granizos, fatiga térmica y abrasión, durante su vida útil.
Debe cumplir con las normas internacionales y nacionales exigidas y contar con la certificación de laboratorios internacionales reconocidos por International Acreditatio Forum (IAF); European cooperation for acreditation (EA); International Laboratories Accreditation Cooperation (ILAC).
Las certificaciones más reconocidas son CE del mercado Europeo y UL del mercado norte americano. La Norma más utilizada es la IEC.
Los paneles deben ser todos iguales, de la misma marca y modelo, y deben ser intercambiables entre sí, con el objeto de tener sólo un modelo de panel en el stock de repuestos.
¿Qué tipo de paneles existen?
Monocristalino, policristalino y amorfo. Lo más utilizado en la industria actualmente son módulos policristalinos de 60 celdas (potencia entre 240 y 260 Wp) y de 72 celdas (potencias entre 290 y 320 Wp)
¿Qué indicaciones debe tener el panel FV?
Marca, Modelo, Procedencia y Período de garantía.
¿Cómo se logra mayor eficiencia o potencia máxima generada?
Depende del tipo de panel y de cómo fue instalado: inclinación y orientación; lejos de elementos que le produzcan sombra.
Las celdas monocristalinas, seguidas por las policristalinas son las más eficientes.
¿Cómo asegurar la buena calidad de los equipos considerando su procedencia y el prestigio de su marca?
Los equipos deben tener certificaciones internacionales reconocidas (europeas y/o americanas). Es importante que la marca de procedencia tenga presencia en el país y soporte técnico local.
¿Qué vida útil mínima debe tener un panel FV?
La vida útil por garantía de fabricante debiera ser de 20 años, pero con un buen mantenimiento puede superar los 25 años.
¿Qué aspectos considerar para seleccionar el módulo FV más adecuado?
¿Qué es el Inversor?
Es el equipo que transforma la corriente continua en corriente alterna, tanto para inyectar la energía a la red como para el autocosumo. La electricidad generada por los módulos en forma de corriente continua no es apta para su inyección directa a la red eléctrica convencional.
¿Qué tipo de inversores existen?
Monofásicos y trifásicos.
¿En qué fijarse para instalar un inversor?
Es importante tener en cuenta la potencia máxima admitida; cómo está conectado el módulo al inversor, si cuenta con protección contra funcionamiento en ausencia de red; si cuenta con aislamiento eléctrico; cuál es su eficiencia; su procedencia; el prestigio de su marca; si tiene garantía; si la empresa tiene presencia en Chile; si tiene soporte técnico local; si su manual de uso está en español; si está provisto de la función de adquirir datos; cómo resiste la temperatura ambiente; si tiene ruido al funcionar; su vida útil esperada; si requiere de mantenimiento; si sus dimensiones son adecuadas al espacio en el que se va a conectar.
¿Qué elementos de protección debe tener el inversor?
La aislación galvánica y la protección anti-isla. La primera tiene por objetivo separar las etapas de Corriente continua de la alterna en caso de falla. La segunda evita la inyección a la red cuando ésta falla.
La protección anti-isla es necesaria para sistemas off grid o conectados a la red, ya que protege a los operarios de las líneas eléctricas.
¿Qué normativa mínima deben cumplir los inversores?
Los Inversores deben cumplir como mínimo con la norma IEC 60146/60146-2.
¿Cuál es la vida útil esperada de un inversor?
15 a 20 años.
¿Qué es y qué condiciones debe tener la estructura de soporte?
Permite que el generador se adapte a cualquier superficie, ya sea suelo, techo o estructura de un edificio. Debe ser resistente a las exigencias mecánicas y a la corrosión. Normalmente se puede especificar acero galvanizado en caliente, para la estructura porta paneles y sistema de orientación, y otro material, como madera impregnada por ejemplo, para el poste.
Debe soportar el peso del generador y el viento sin deformarse. Existen sistemas fijos y con movimiento.
¿Cómo debe estar montada la estructura?
La estructura debe estar aterrizada existiendo una puesta a tierra de todos los paneles involucrados como a su vez los perfiles de aluminio donde se encuentran montados. Debe soportar las cargas de viento las cuales se encuentran especificadas en la norma Chilena 432 Of71.
¿Cuál es la función del cableado o conductores?
Su función es transportar la energía a lo largo de toda la instalación. Su correcto dimensionado permite reducir las pérdidas, contribuyendo al buen rendimiento del sistema.
¿Qué condiciones deben tener los conductores?
Deben tener la sección adecuada para reducir la caída de tensión y el calentamiento. Además, se debe cumplir la normativa de canalización y recubrimiento del conductor, con protección a la interperie.
¿Qué normativa debe cumplir el cableado?
Se sugiere consultar la norma Chilena NCH Elec. 4/2003.
¿Cómo deben estar montados los conductores?
Los conductores de corriente en los Strings deben estar separados de acuerdo a su polaridad en conducciones diferentes según instrucción técnica RGR N°02/2014, es decir los cables con polaridad positiva, deben ser conducidos “separados” a los cables con polaridad negativa, salvo que se utilice canalización metálica.
Los conductores deben estar en conformidad con la norma Nch Elec 4/2003 y soportar las influencias del clima en cuanto al viento, hielo, temperaturas y radiación solar.
¿Cuáles son las protecciones del sistema?
Tienen la función de resguardar el equipo. Son los fusibles y los seccionadores para corriente continua; disyuntores, diferenciales y tomas de tierra para corriente alterna.
Las protecciones pueden ser físicas o eléctricas. Las primeras, frente al polvo y el agua; las segundas frenTe a un funcionamiento anormal del sistema.
La primera medida de protección eléctrica es conectar todas las partes metálicas de la instalación a la tierra de protección.
¿Qué factores deben considerarse para el diseño de un sistema FV?
Para aprovechar al máximo el potencial del generador, existen distintos criterios y múltiples variables: la tecnología del generador, su potencia, las dimensiones del generador, el espacio entre paneles para evitar al máximo que se hagan sombra unos con otros principalmente en invierno; la distribución de los inversores, la localidad y la superficie, entre otras.
Es necesario implementar un interruptor entre el generador y el inversor para desconectar al primero del segundo, facilitando las labores de mantención.
Además debe incorporarse protecciones contra sobre intensidades, como disyuntores y fusibles.
¿Qué se debe tener en cuenta para una instalación fotovoltaica?
Una instalación FV es un sistema eléctrico, por lo que se deben tomar en cuenta todas las precauciones que este sistema requiere, respetando las normas aplicables a este tipo de instalaciones (Norma Eléctrica NCh 4/2003 de la SEC y otras).
Es recomendable que al menos un integrante del equipo que ejecuta la instalación cuente con la debida certificación por parte de la SEC.
En lo que se refiere a obras de instalación que modifican la vivienda, es necesario cumplir con la ordenanza general de urbanismo y construcción y con aquellas ordenanzas municipales y leyes que se aplican para obras civiles, según la normativa vigente.
¿En qué consiste el proceso de instalación de los paneles fotovoltaicos?
¿Cuáles son las principales recomendaciones técnicas de una correcta instalación y que cumplan con lo que la Ley propone?
¿Qué tipo de mantención requiere un sistema FV?
Deben ser mantenidos módulos, inversor y los otros componentes.
La mantención de los módulos consiste, por una parte, en mantener la instalación limpia. Se lavan sólo con agua y un trapo suave y se secan con un paño para que no queden manchas en el vidrio.
También debe ser permanentemente revisadas las conexiones y las cajas de conexión, para cerciorarse de que se mantengan firmes y sin indicios de corrosión u óxido. Por ningún motivo se deben desconectar los módulos, esto sólo debe hacerlo personal especializado.
Parte de la mantención es preocuparse de que árboles y objetos próximos no proyecten sombra o depositen resinas u hojas.
El inversor sólo debe ser monitoreado si está funcionando bien, a través de los mecanismos que posea el equipo para informar al usuario. No debe ser abierto ni manipulado.
El resto del equipo sólo requiere inspección visual para cierto tiempo.
Existen dos tipos de mantención: Mantención ordinaria: que tiene y puede hacer el usuario y Mantención técnica: a cargo de un especialista. El límite entre las dos no está definido por ningún reglamento o normativa. En esta sección se han agrupado ambos tipos de mantención.
¿Se debe contar con una garantía para las instalaciones?
En el ámbito FV esta regulación se encuentra en la Ley 19.496 del Ministerio de Economía, en el Código de Comercio y en el Código Civil.
A grandes rasgos, el proveedor de los equipos o de la instalación debe responder ante desperfectos no imputables al consumidor dentro de un período de 3 meses.
En el caso de viviendas nuevas, la inmobiliaria es responsable durante 5 años por las fallas o defectos, de acuerdo a la Ley General de Urbanismo y Construcción.
Se recomienda mediante contrato establecer las siguientes garantías:
En relación a las Garantías, éstas deben ser otorgadas por la empresa proveedora/instaladora, no sólo por el fabricante de los equipos e implementos utilizados.
¿Cómo sé que el sistema está funcionando bien?
Se puede solicitar durante la etapa de diseño de la instalación de energía solar, un sistema de monitoreo que permita verificar si las estimaciones realizadas están conforme a lo que se está produciendo de forma real.
¿El sistema requiere de un operador o funciona solo?
Funcionan sin la necesidad de un operador, sin embargo se debe contar con un plan de mantenimiento que permita detectar posibles fallas.
¿Debe cambiarse el medidor para instalar un sistema FV conectado a la red?
Sí. Se requiere un medidor bidireccional que registre los consumos y las inyecciones de energía.
¿Se debe normalizar la instalación eléctrica para un sistema FV?
Además de la Ley 20.571, actualmente está vigente la Norma 4/2003 para Instalaciones de Consumo en Baja Tensión. Esta normativa tiene como fin la fijación de las condiciones mínimas de seguridad que toda instalación eléctrica de consumo en Baja Tensión debe cumplir, de manera de salvaguardar a las personas que operan o hacen uso de dichas instalaciones, así como preservar el medio ambiente en que han sido construidas.
En lo medular, esta nueva normativa incorporó mayores exigencias de seguridad y se adecuó a los adelantos tecnológicos de la industria, generados principalmente por los avances en los materiales de construcción.
Las disposiciones de esta Norma se aplican para el proyecto, ejecución y mantenimiento de las instalaciones de consumo cuya tensión sea inferior a 1.000 V.
Revisa aquí la Norma para Instalaciones de Consumo en Baja Tensión
¿Cuál es el Valor de un Sistema Fotovoltaico?
Para calcularlo, se requiere saber el consumo mensual promedio y cuántos paneles solares se necesitan para generar electricidad suficiente todos los días. También se debe determinar qué porcentaje del consumo de electricidad se busca compensar con energía solar y la cantidad de irradiación que tiene el lugar.
Para una vivienda de 4 integrantes, se requieren dos kilowatts, lo que corresponde a ocho paneles solares de 1,70 x 1,00 mts. Según último índice de precios de GiZ, el costo de 1 kw instalado varía según el tamaño del sistema FV, presentándose efectos de economías de escala. Pero los resultados indican que el costo promedio de 1 kw instalado es de varía desde USD $1,88 a USD $3,53.
