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Diseño e instalación de un sistema fotovoltaico doméstico

Diseño

Una de las mayores ventajas de las instalaciones fotovoltaicas es que son fácilmente adaptables a cualquier tipo de vivienda u oficina ya construido. Además no producen gases contaminantes, ruidos, o residuos y sin embargo la energía que producen es gratuita. Hay gran variedad de modulos fotovoltaicos lo que facilita que se puedan adaptar a cualquier edificación.

Como los paneles solares transforman directamente la luz del sol en electricidad, la potencia generada será directamente proporcional con la cantidad de luz que le llega y el ángulo de incidencia sobre el panel. Los paneles deberán estar orientados de tal forma que la electricidad que produce sea máxima. Esto se conseguiría poniendo un sistema seguidor en cada panel con el que automaticamente se orienta en la dirección de máxima producción. Sin embargo, estos sistemas no siempre pueden instalarse en los hogares puesto que necesitan montarse en el suelo ya que están formados por un eje de acero que soporta la estructura del panel y el sistema orientador y clavado en una base de hormigón. Por ello, de instalarse por ejemplo en tejados crearía problemas estrucurales y además en los dias de viento suelen ser un poco ruidosos.

La mejor orientación es poner los paneles cara al sur, pero están orientados por ejemplo hacia el sureste o el suroeste, la eficiencia solo varía un pequeño porcentaje. El ángulo de inclinación óptimo, respecto de la horizontal, depende de la latitud donde se encuentre nuestra instalación. En España por ejemplo el ángulo debería ser de unos 32º, en centroeuropa de 35º y en los paises de Europa del norte de 41º.

En la siguiente imagen se ve el mapa de radiación español:


Como se puede observar, el rango de la radiación va desde los 1300 en el norte hasta los 2100 kWh/m². Para ver mapas de otros paises europeos y África podéis ir a esta página web: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/. La imagen también proporciona información de la cantidad de electricidad generada por un panel solar de 1Wp con un coeficiente de correció de 0,75. El rango ahora varía entre los 975 y los 1575 kWh/kWp entre el norte  el sur respectivamente. Con este mapa en la cabeza se puede dimensionar el tamaño de nuestra instalación. Así pues si se quiere montar una instalación de 1000 kWh anuales en el norte de España (1300 kWh/m²) serían necesarios 1025 Wp aproximadamente. En el sur (2100 kWh/m²) serían necesarios unos 640 kWp. Teniendo en cuenta que los paneles de silicio cristalino producen aproximandamente 100 Wp/m² y los de láminas finas 50 Wp/m², las superficies necesarias de los ejemplos anteriores serían para el caso del norte 10,25 m² si es silicio cristalino y 20,5 m² si son células finas, mientras que para el caso del sur la superficie equivalente resultaría 6,4 m² (silicio cristalino) y 12,8 m² si son células de láminas finas.

Como sale en la imagen, se ha aplicado un ratio de descuento del 75%. Además hay que tener en cuenta otros factores que pueden afectar en la eficiencia de las placas fotovoltaicas:

  • La suciedad de la placa
  • La temperatura (la eficiencia se reduce un 0,5% por cada grado Celsius que aumenta la temperatura)
  • El tiempo que la placa esté a la sombra por culpa de algún obstáculo
  • Los datos de eficiencias, potencias, etc. de la placa están testados en condiciones estándar por lo que las variaciones en alguno o varios parámetros pueden influir en la eficiencia.
  • Pérdidas por los cableados o porque la potencia total de varios paneles solares es siempre menor que la suma de cada uno de ellos por separado.
  • Pérdidas por la conversión de la electricidad de tipo contínuo a alterna ya que el inversor siempre tendrá una eficiencia por debajo del 100%

En este apartado de la web puedes obtener información sobre programas de ordenador con los que podrás diseñar tus propias instalaciones fotovoltaicas domésticas así como obtener información sobre su producción, su rendimiento, costes, etc.

Instalación

Los paneles solares se pueden montar en azoteas, en postes o directamente en el suelo. Se monte donde se monte, la estructura que los soporta ha de ser estable y duradera, además deberá de ser capaz de aguantar las condiciones climáticas externas tales como lluvia, viento, nieve, etc. Debido a la expansión que están teniendo las energías renovables, existen una gran variedad de soportes, estructuras  y formatos de paneles solares que nos permiten ponerlos casi en cualquier parte del edificio siempre manteniendo la estética y el valor arquitectónico. Sitios tales como la fachada, tejados inclinados o en las azoteas e incluso existen tejas fotovoltaicas que podrian sustituir a las tradicionales.

Lo normal es colocar los paneles en azoteas o tejados formando hileras paralelas a la superficie pudiendose dejar una distancia de unos cuantos centímetros entre ambas por razones de enfriamiento. En las azoteas se suele montar una estructura que coloque a los paneles con un ángulo de inclinación mejor que permita una mayor eficiencia.

El único mantenimiento que requieren los paneles solares es limpiar la suciedad y el polvo que se deposite encima muy de vez en cuando, incluso puede que con la misma lluvia que cae sobre ellos queden limpios. Hay que controlar que no aparezcan obstáculos que tapen la luz que llega al panel, tales como árboles o la construcción de nuevos edificios, ya que sino nuestra instalación apenas generaría electricidad.

Por otro lado las baterías si que requieren algo más de mantenimiento pero no más que la de un coche, ya que hay que mirar periodicamente el nivel del líquido que contienen y además hay que mantenerlas resguardadas del frío con el que podrían quedar dañadas.

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