Los sistemas fotovoltaicos aislados son aquellas instalaciones que se encuentran aisladas de la red eléctrica. Toda la energía eléctrica que generan los paneles solares es consumida directamente.
Una instalación solar fotovoltaica aislada está pensada para los casos en que el coste del mantenimiento e instalación de las líneas eléctricas no es rentable. Por ejemplo, este sería el caso de los refugios de montaña que necesitan algún sistema de generación eléctrica para cubrir sus necesidades.
Estos sistemas aislados, al no estar conectados a la red eléctrica requieren un sistema de baterías solares. Los acumuladores solares sirven para almacenar la energía producida por las placas solares en momentos en que la producción es más alta que la necesidad energética.
Ejemplos y aplicaciones
Las principales aplicaciones y usos de los sistemas fotovoltaicos aislados son:
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Electrificación de viviendas y edificios, principalmente para iluminación y electrodomésticos de baja potencia.
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Alumbrado público.
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Aplicaciones agropecuarias y ganaderas.
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Bombeo y tratamiento de agua.
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Antenas de telefonía aisladas de la red.
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Señalización y comunicaciones.
Estas instalaciones se emplean sobre todo en aquellos emplazamientos en los que no se tiene acceso a la red eléctrica y resulta más económico instalar un sistema fotovoltaico que tender una línea entre la red y el punto de consumo. La electricidad generada se destina a autoconsumo.
Ventajas y desventajas
Las instalaciones solares fotovoltaicas aisladas tienen la ventaja de que no dependen de elementos externos para abastecerse de energía y el coste directo del kilovatio hora de energía es cero.
Por otro lado, tiene ciertos inconvenientes. La desventaja principal de este tipo de fuente de energía renovable es la dependencia de la variación de la radiación solar recibida. Es decir, la radiación solar que recibirá el panel fotovoltaico depende del horario solar, de la inclinación del Sol en las diferentes horas del día y en las diferentes horas del año y de la climatología.
Las horas solares de radiación se pueden calcular. Lo que no se puede calcular es la cantidad de horas y de días nublados que se va a tener de forma exacta (estadísticamente sí que se puede obtener).
A diferencia de las instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red, hay que prever un sistema de acumulación de energía para poderla usar en aquellas horas que los paneles fotovoltaicos no generan electricidad por qué no reciben radiación.
Componentes de una instalación aislada
Los elementos imprescindibles para un sistema fotovoltaico aislado son:
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Módulos fotovoltaicos.
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Los acumuladores de energía eléctrica.
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Los reguladores de carga.
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Los inversores de corriente continua a corriente alterna.
Muchas empresas presentes en el mercado solar ofrecen kits solares en los que se incluyen todos estos elementos dimensionados para funcionar en una vivienda.
Acumuladores de energía
Los acumuladores de energía eléctrica son los encargados de almacenar la energía que van generando las placas fotovoltaicas en los momentos de bajo consumo para que se puedan utilizar en los momentos de demanda energética.
Generalmente se trata de baterías, aunque existen algunas instalaciones donde se mezcla la energía solar con la energía hidráulica. En estos casos, se aprovecha la energía generada en los paneles solares para accionar una bomba y volver a subir agua para que pueda pasar de nuevo por las turbinas a cierta altura.
Reguladores de carga
Los reguladores de carga son los encargados de que los acumuladores solares estén siempre dentro de las condiciones correctas de funcionamiento. Por supuesto, el control se realiza tanto en el proceso de carga como en el de descarga.
Inversores de corriente
Los inversores son los encargados de convertir la energía en forma de corriente continua que se obtiene en el panel solar a corriente alterna.
Debido a que las placas solares fotovoltaicas generan electricidad en corriente continua y que la mayoría de aparatos eléctricos que vamos a utilizar requieren que la entrada de corriente sea en corriente alterna necesitaremos realizar esta conversión.
Configuración de un sistema fotovoltaico aislado
La configuración básica de las instalaciones aisladas de la red eléctrica está compuesta por un generador fotovoltaico, un regulador de carga y una batería.
La batería es el elemento encargado de acumular la energía entregada por los paneles durante las horas de mayor radiación para su aprovechamiento durante las horas de baja o nula insolación. El regulador de carga controla la carga de la batería evitando que se produzcan sobrecargas o descargas excesivas que disminuyen su vida útil.
Otra configuración básica es el bombeo solar, compuesto por los paneles, un pequeño equipo y la bomba, en el que se bombea agua cuando hay sol, no necesitando baterías.
La configuración más utilizada en los kits solares para viviendas es la compuesta por el generador fotovoltaico, regulador de carga, baterías e inversor. El inversor, se utiliza para convertir la energía acumulada en las baterías en corriente alterna, que es la utilizada para la mayoría de las aplicaciones.
Para el cálculo de este tipo de instalaciones, los criterios de diseño son diferentes. En las instalaciones conectadas a red, se intenta maximizar la producción anual, orientado al sur y con la inclinación más favorable.
En cambio, para las instalaciones aisladas, el criterio debe ser para que produzca al máximo en el mes más desfavorable, diciembre, y así el resto del año tendrá como mínimo la energía calculada para el peor mes, cubriendo siempre las necesidades.
