Celdas Fotovoltaicas

Celdas fotovoltaicas Definición Las Celdas Fotovoltaicas, son sistemas fotovoltaicos que convierten directamente parte de la luz solar en electricidad. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico en su forma más simple, estos materiales se compone de un ánodo y un cátodo recubierto de un material fotosensible. La luz que incide sobre el cátodo libera electrones que son atraídos hacia el ánodo, de carga positiva, originando un flujo de corriente proporcional a la intensidad de la radiación, que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad. Las celdas fotovoltaicas se fabrican principalmente de silicio (el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre). (Martínez, 2016)

Figura#. Celda fotovoltaica (Martínez, 2016) Sistema de Acondicionamiento La finalidad de la energía que se obtiene del sol es convertirla en la energía eléctrica, en este caso transformar la radiación electromagnética en electricidad. Las instalaciones fotovoltaicas requieren para su funcionamiento el acoplamiento de cuatro subsistemas principales los cuales sirven de acondicionamiento:

Figura#. Sistema de instalación de celdas fotovoltaicas (Martínez, 2016)

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Subsistema de captación: cuya finalidad es la captación de la energía solar (celda fotovoltaica). Subsistema de almacenamiento: cuya finalidad es adaptar en el tiempo la disponibilidad de energía y la demanda, acumulándola cuando está disponible, para poderla ofrecer en cualquier momento en que se solicite. (baterías) Subsistema de regulación: cuya finalidad es proporcionar la regulación de carga y descarga de la batería y el control necesario en instalaciones fotovoltaicas.(regulador) Subsistema de distribución y consumo: cuya finalidad es trasladar a los puntos de consumo la electricidad producida, adaptándola a las necesidades cuando sea necesario.(inversor CC/CA)

Aspectos a tener en cuenta:  

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Una celda solar puede generar energía en días nublados, aunque su rendimiento baja con respecto a un día soleado. La elevación del lugar donde se instala no tiene ninguna relación con la eficiencia del sistema, es decir que la altura a la que van a ser instaladas las celdas no va a influir en el rendimiento. Los paneles se instalan a cierta altura para evitar sombras y así tener un contacto directo con el sol. Otro factor importante es la inclinación de la celda, éste debe tener una inclinación de 15º en verano y 30º en invierno con respecto a la horizontal. Esto es debido a que de esta manera se captaran los rayos solares perpendiculares a la celda y nos darán un rendimiento óptimo al sistema. (UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO , 2012)

 Cálculos Consumo de 20 focos led genéricos para casa de muñecas. Tabla#. Consumo estimado

Fuente: propia El consumo aproximado por día es de 240[Wh/día] Para el cálculo se asumirá los siguientes parámetros:

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Coeficiente de pérdida: 0.8 Tensión CC= 12V Días de autonomía: 4 Profundidad de descarga: 50%

Cálculo de las baterías Asumimos un rendimiento de 0.6 y así calculamos la energía ponderada:

Energía ponderada=

240Wh =400 Wh 0.6

Para la capacidad de las baterías se multiplicara la energía ponderada por los días de autonomía:

Energía Ponderada∗Días de autonomia 400Wh∗4 = =3200 Wh Profundidad de descarga 0.5 De esta manera se obtiene que la capacidad de la batería necesaria es de 3200 Wh. Para obtener la capacidad de la batería en amperios horas se divide para la tensión:

Capacidad de la batería =Capacidad Ah tensión 3200 Wh =266.67 Ah 12 V Lo que nos da las características necesarias para la elección de una batería o se puede escoger varías baterías que sumen la capacidad de la batería en Ah. Cálculo de las celdas fotovoltaicas Dependiendo nuestra ubicación se va a tener diferentes valores de horas de sol, en Quito se tiene un aproximado de 3.5 horas de sol al día. Se va a tener cuenta que se va a utilizar un panel solar de 100W y de 12 voltios. Factor de los paneles:

Fp=

Energía Energía +0.23 Potencia del panel Potencia del panel

Fp=

400 400 + 0.23 =4.92 100 100

Voltaje que debe tener el panel solar:

3200 Wh =3526.46W 3.5 h Para conocer el número de paneles solares se divide el factor de los paneles

Np=

Fp Horas de sol /Coeficiente de zona

Np=

4.92 =1.89 2 paneles 3.5/1.35

Bibliografía Martínez, G. M. (2 de Diciembre de 2016). Obtenido de Celdas Fotovoltaicas: http://celdasfotovoltaicas.blogspot.com/ UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO . (2012). Celdas Fotovoltaicas. México.