Instalación de Sistemas Fotovoltaicos

Instalación del Panel Fotovoltaico

Los rayos solares inciden sobre la Tierra con diferentes ángulos de inclinación. En instalaciones situadas en el hemisferio norte (caso de España), la orientación del módulo solar será SUR, mientras que si esta se encuentra en el hemisferio sur, la orientación será NORTE (caso de gran parte de Sudamérica y también de África). Los paneles producen la máxima energía cuando los rayos solares inciden perpendicularmente a la superficie del panel. Por ello, debemos buscar el ángulo de inclinación que nos permita obtener la máxima corriente eléctrica una vez orientado en su posición. En España, los ángulos variarán entre los 20-25 y los 55-60 grados respecto a la horizontal, según sea verano o invierno, respectivamente.

Importancia de las Conexiones Eléctricas

La importancia de unas buenas conexiones eléctricas radica en asegurar una elevada fiabilidad, previniendo fallos y caídas de tensión en las uniones. Esta avería se elimina utilizando los terminales adecuados para cada tipo de conexión, por lo que hay que evitar los arrollamientos del hilo conductor sobre los terminales, que ofrecen poca seguridad. Un fallo muy usual se relaciona con las posibles sombras, especialmente si el montaje se realiza en verano.

Instalación de los Acumuladores (Baterías)

Debemos tener en cuenta algunos puntos básicos, como:

• Los acumuladores deben acomodarse lo más cerca posible del conjunto de módulos para evitar posibles caídas de tensión.
• Debe procurarse realizar correctamente las conexiones de los paneles, ya que, en muchos casos, una mala conexión produce caídas de tensión.
• Debemos aislar la batería del suelo mediante una bancada de madera o material resistente al ácido.
• El lugar debe estar razonablemente ventilado, con suficiente corriente de aire para evitar la acumulación de hidrógeno y oxígeno, gases que siempre se desprenden al final de la carga de la batería. Debemos pensar que el electrolito de las baterías contiene ácido y que este resulta sumamente corrosivo. Los acumuladores se deben manejar con sumo cuidado para evitar quemaduras tanto en la piel como en la ropa, suelo, etc. Pero quizás sea en el transporte donde se deban tomar más precauciones, debido a que pueden acarrear problemas de fuga de electrolito. Para estos casos extremos, las baterías pueden adquirirse cargadas en seco.

Instalación de Sistemas de Regulación y Control

Los equipos que van a constituir el sistema de regulación y control (reguladores de carga, sistemas de alarma, voltímetros, amperímetros, etc.) deben integrarse en un pequeño armario de control. Como elementos imprescindibles, se encuentran el regulador de carga y un voltímetro u otro elemento que nos dé referencia del estado de carga aproximado en el que se encuentra la batería. Como norma general, podríamos diferenciar dos tipos de instalaciones:

• Las primeras constarán de todos aquellos equipos que proporcionen datos de su funcionamiento, como voltímetros, amperímetros, fusibles o magnetotérmicos de protección.
• Por el contrario, en aquellos usos donde el equipo se encuentre desatendido, recomendamos el uso del regulador como elemento imprescindible y un desconectador por baja tensión capaz de proteger la batería en caso de descarga.

Instalación de Inversores y Convertidores

Los equipos convertidores o inversores, tanto sinusoidales como de onda cuadrada, deben instalarse siempre lo más cerca posible de las baterías. Esta afirmación está justificada por la gran caída de tensión que puede producirse si el convertidor se aleja excesivamente de las baterías.

Resumen de Normas Prácticas para la Instalación de Sistemas Fotovoltaicos

• Disponer los módulos orientados al sur con el ángulo idóneo para un óptimo aprovechamiento de la radiación solar.
• Evitar sombras parciales sobre células o módulos producidas por obstáculos naturales o artificiales.
• Utilizar siempre los terminales de conexión adecuados.
• Cuando las distancias son grandes, trabajar con tensiones más elevadas si esto es posible.
• No escatimar en la calidad de los materiales que van a ser utilizados.
• Las estructuras sólidas y bien ancladas asegurarán la resistencia al viento.
• No taladrar jamás los marcos metálicos de los módulos, ya que se corre el riesgo de fracturar el cristal, que es sensible a las vibraciones.
• Realizar cuadros de control con suficiente información al usuario, de una forma clara y precisa, sin acumular datos inútiles o indescifrables.
• Situar el cuadro de control y regulación cerca de los acumuladores.
• Situar los elementos de acumulación sobre pequeñas bancadas aislantes.
• Preservar los conductores siempre bajo tubo o con otra protección adecuada contra la humedad y las inclemencias ambientales.
• El uso de fusibles o magnetotérmicos que permitan proteger la instalación y desconectarla de la batería es imprescindible.
• Revisar el nivel de electrolito y asegurarse de que la batería esté completamente cargada el primer día de instalación.
• Situar los convertidores CC/CA lo más cerca posible de los acumuladores, utilizando cables de sección gruesa.
• Disponer una cubierta que cubra los bornes de los acumuladores para evitar cortocircuitos que puedan producirse por la caída de algún elemento metálico sobre ellos.

Mantenimiento de una Instalación Fotovoltaica

Introducción al Mantenimiento Fotovoltaico

Una instalación fotovoltaica es un conjunto formado por los módulos, sistemas de regulación y control, y acumuladores; el resto es una instalación eléctrica convencional.

Mantenimiento del Panel Fotovoltaico

El panel fotovoltaico es el elemento más importante de toda la instalación y el que menos mantenimiento requiere.

• Limpieza de su superficie, con algún elemento no abrasivo, cada vez que se observe suciedad. Si está junto a una industria, habrá que mantenerlo con mayor frecuencia.
• Los cristales de los módulos solares deben ser extremadamente lisos para favorecer así la autolimpieza por acción del aire y del agua de forma natural.
• Las gaviotas suelen posarse en la parte superior de la estructura del soporte, defecando sobre los paneles y produciendo suciedades muy persistentes que alterarán el buen funcionamiento del sistema solar debido a las sombras.

Mantenimiento del Cuadro de Regulación y Control

Realmente no necesita ningún mantenimiento especial, salvo una revisión visual para comprobar el funcionamiento de los diversos equipos que lo componen. Resulta muy conveniente, si este cuadro se instalara en un lugar con humedad (cerca del mar, países tropicales, etc.), proteger los diversos aparatos de la acción perjudicial de la humedad.

Mantenimiento de los Acumuladores (Baterías)

Los acumuladores son quizás los elementos que mayor atención requieren de todos los componentes de una instalación solar, especialmente aquellos que requieren mantenimiento. La práctica periódica de mantenimiento redundará en beneficio de la vida útil de la batería, y para ello deben seguirse algunos puntos básicos, como:

• Comprobar el nivel de electrolito mensualmente en cada uno de los elementos.
• Realizar una inspección visual de la batería.
• Mantener los bornes y conexiones libres de sulfato.

Pruebas y Averías de los Componentes

Medidas sobre el Panel Fotovoltaico

Su gran ventaja es la ausencia de averías significativas. Puede dejar de producir corriente por solo dos motivos: uno, la posible penetración de humedad que pueda oxidar los materiales; y, el otro, la rotura, normalmente por acción exterior, de la cubierta superior (cristal) del módulo solar.

Regulador de Carga

Las comprobaciones y ajustes de los reguladores deben realizarse antes de integrarlos en el conjunto. Existen dos grandes bloques de reguladores: los de tipo serie y los de tipo shunt o paralelo.

Los de tipo serie presentan una fácil comprobación: si medimos la corriente de paso entre el regulador y la batería, esta será exactamente la que el panel pueda proporcionar en ese instante. El corte del circuito se producirá cuando la tensión adquirida por la batería se iguale a la previamente ajustada en el regulador. En caso de que esta tensión sea alta o baja, o si no existe paso de corriente desde los paneles a la batería, el regulador deberá ser sustituido y llevado a reparar.

Para comprobar el correcto funcionamiento de los reguladores shunt o paralelo, procederemos a separar la batería del conjunto panel-regulador. Mediremos la tensión en los bornes de salida a batería del regulador, y esta deberá ser la previamente ajustada para evitar la sobrecarga (aproximadamente entre 14 y 14,5 V para instalaciones de 12 V). Esta medida debe realizarse cuando el sol esté elevado en el horizonte. Deberemos observar el calentamiento de los transistores de potencia o elementos encargados de la disipación de la corriente sobrante; si esto ocurre y la tensión está en torno a los 14-14,5 V, el regulador funciona correctamente.