Esta lección presenta se brinda una perspectiva general sobre energías renovables, con un enfoque específico en sistemas fotovoltaicos (FV). Explorará los beneficios, tipos, y aplicaciones de la energía solar fotovoltaica en el mercado energético actual. Desde la oferta de prácticas de SEI hasta las tendencias industriales, la siguiente presentación y las lecturas le ayudarán a comenzar. Teniendo una perspectiva integral, los detalles que aprenderás en las siguientes lecciones se juntarán y proveerán una base de conocimiento sólido para entrar en la industria FV.

Los sistemas de energía solar fotovoltaica (FV) y de almacenamiento de energía son increíblemente versátiles y escalables. Desde sistemas simples de bombeo FV de agua, hasta sistemas interactivos con baterías o centrales FV y de almacenamiento de energía de gran escala, el rango de aplicaciones es vasto. Algunos de los componentes que conforman diferentes configuraciones de sistemas son iguales en todos ellos; por ejemplo, todos los sistemas FV tienen módulos FV. Sin embargo, dependiendo del uso de la electricidad y la cantidad necesaria, el tamaño y la escala pueden variar considerablemente, y ciertas aplicaciones requieren componentes específicos.

Esta lección proporciona una descripción general de las configuraciones comunes de sistemas FV y de almacenamiento; para qué tipos de aplicaciones son más adecuadas cada una de las configuraciones; y cómo se produce el flujo de energía en dichos sistemas.

Esta lección presenta la terminología básica y conceptos utilizados para describir y cuantificar la electricidad en sistemas FV. Fundamental aun para estudiantes que tengan conocimientos técnicos eléctricos. Se examinarán conceptos y terminología específicos de sistemas FV que permitirán establecer una base común entre todos los profesionales involucrados en la industria, desde instaladores hasta inspectores, desde vendedores técnicos hasta diseñadores.

Para poder comprender el dimensionamiento adecuado de sistemas FV, y sus limitaciones, es importante comprender la relación entre el componente tarifario de demanda de potencia, el consumo de energía y la realidad de la producción FV. Además, se detallarán las principales formas de incentivos que se observan en el mercado FV actual.

Los módulos fotovoltaicos (FV) son el corazón de cualquier sistema solar eléctrico: generan electricidad de corriente continua (CC) cuando están expuestos a la radiación solar y realmente son una tecnología sorprendente. Existen varios tipos y estilos de módulos FV, así como diferentes procesos de fabricación utilizados en un intento por aumentar la eficiencia y confiabilidad, y reducir los costos.

La mayoría de los módulos FV utilizan celdas de silicio cristalino. Estas celdas individuales son la unidad básica de un módulo FV, el cual se compone de docenas de celdas conectadas eléctricamente entre sí. Por supuesto, un módulo FV debe resistir muchos años en un entorno adverso, por lo que están sellados contra el ambiente, encapsulados en un marco u otra estructura para poder ser instalados en un techo u otro tipo de estructura de soporte, y conectados con conductores para poder ser conectados a otros módulos o al cableado en el arreglo FV.

No es necesario entender la física de cómo funcionan las celdas fotovoltaicas (FV) para diseñar o instalar sistemas fotovoltaicos, pero es muy importante saber cómo están clasificadas, cómo reaccionan a los cambios en las condiciones ambientales y cómo descifrar toda la información presentada por los fabricantes en las hojas de especificaciones.

¡Un módulo FV de 450 Watts sólo produce 450 Watts en algunos momentos! La potencia real que puede generar en cualquier momento dado se ve afectada drásticamente por la intensidad con la que el Sol incide en la superficie del módulo y la temperatura de las celdas fotovoltaicas. Como puedes imaginar, una celda FV de color azul oscuro o negro expuesta a pleno sol se calentará bastante. Desafortunadamente, cuanto más caliente está una celda FV, menos tensión puede producir; y este hecho es importante tenerlo en cuenta. Los cambios en la temperatura y la intensidad de la radiación solar, llamada irradiancia, cambiarán la curva de todas las combinaciones de tensión y corriente que un módulo FV puede generar en un momento dado. Esta curva, llamada curva I-V (corriente-tensión), puede brindar una gran comprensión sobre cómo los arreglos FV generan energía.

Esta lección introduce el uso de un multímetro digital para analizar el estado actual y la operación de un sistema FV, así como qué características se deben medir para evaluar el rendimiento. Se expone al estudiante ante las diferentes características de multímetros digitales y métodos seguros de uso. La segunda parte de la lección se enfoca en las características de circuitos de módulos FV conectados en serie y/o en paralelo, y cómo estas configuraciones están ligadas intrínsecamente a la corriente y el voltaje de los circuitos resultantes. Esta lección es crítica para diseñar y configurar sistemas FV de todo tipo, y para comprender los fundamentos de seguridad que se podrían violar en sistemas que no se diseñan correctamente.

Maximizar la producción de energía de un sistema fotovoltaico gira en torno al Sol. Puede parecer obvio, pero ¿cómo sabes dónde instalar un arreglo fotovoltaico (FV), en qué dirección apuntarlo y a qué grado inclinarlo? Si bien un módulo FV en la sombra es tan útil como un automóvil sin gasolina, es posible que no sepas lo complejo que es seleccionar una ubicación óptima, sin sombras durante todo el año. Comprender el recurso solar es un requisito previo para un diseño óptimo.

Esta lección te llevará en un viaje, siguiendo el Norte y el Sur “verdaderos” y los múltiples caminos del Sol a través del cielo para demostrar cómo ubicar un arreglo para una producción de energía y un retorno de inversión óptimos. También se cubre la información necesaria para recopilar al evaluar un sitio para la energía solar, así como los procedimientos para optimizar y analizar la producción de energía del sistema para diferentes ubicaciones y diseños.

Los módulos fotovoltaicos (FV) deben ser instalados para formar arreglos fotovoltaicos, y existen muchas opciones de montaje, cada una con sus propias ventajas y limitaciones. En algunos casos puede haber opciones sobre dónde se instalará un arreglo, por ejemplo en el techo o en el suelo, pero en muchos casos no las hay: muchas casas no tienen espacio para colocar módulos en el suelo, y el techo es la elección obvia.

Los arreglos instalados en el techo son comunes tanto en aplicaciones residenciales como comerciales, tanto en techos inclinados como en techos de poca pendiente (sí, parecen planos pero no lo son), con una variedad de sistemas para sujetar y construir una estructura que soporte los módulos. Por supuesto, al trabajar en un techo, las filtraciones de agua son una preocupación, y el uso adecuado de materiales a prueba de filtraciones y selladores es fundamental.

También existen diferentes soluciones de instalación sobre suelo: los sistemas más grandes del mundo se encuentran montados sobre suelo, y la pregunta suele ser “¿Debería la estructura estar fija en su lugar o ser capaz de seguir al sol?” Otros tipos de sistemas instalados sobre suelo incluyen soportes en postes, techos para estacionamientos y estructuras de sombreado, que permiten utilizar el espacio debajo de ellos.

¡Hay muchas opciones y muchas consideraciones cuando se trata de instalar módulos fotovoltaicos!

El estudiante aprenderá por qué la puesta a tierra de equipos y la puesta a tierra del sistema son críticas en sistemas FV. Hay diferencias importantes entre la puesta atierra de un sistema de corriente alterna (CA) y uno de corriente continua (CC) que muchos profesionales en electricidad desconocen, y esta lección las aclara. Se detallan temas como: cómo se decide si hay necesidad de una puesta a tierra del sistema en CC o no; identificar y definir los términos más relevantes de puesta a tierra aplicados a sistemas FV y al NEC; diferencia entre la puesta a tierra de equipos y la puesta a tierra del sistema; sistemas FV no puestos a tierra.

Un inversor es un dispositivo que utiliza electrónica para manipular la electricidad; fundamentalmente, todos los inversores toman una entrada de corriente continua (CC) y la transforman en una salida de corriente alterna (CA). La entrada de CC puede provenir de baterías, módulos fotovoltaicos (FV) o ambos. La salida de CA puede ser capaz de conectarse a la red eléctrica, o el inversor puede estar diseñado para operar sólo en modo autónomo, o incluso puede ser capaz de hacer ambas cosas. También, un inversor puede ser capaz de tomar una entrada de CA, como la proveniente de la red eléctrica o un generador, convertirla en CC y utilizarla para recargar baterías.

Los inversores se utilizan en muchos, si no en la mayoría, de los sistemas de FV y de almacenamiento de energía, y existe una amplia gama de funciones y características en los diferentes tipos de inversores disponibles en el mercado actualmente. Seleccionar entre ellos requiere comprender sus especificaciones y la aplicación para la que se van a utilizar.

A menudo considerados como el “cerebro” de un sistema FV, el inversor está compuesto por electrónica de potencia sofisticada, y es sin duda un componente crítico en un sistema FV interactivo directo. Esta lección incluye dos presentaciones. La primera presentación se centrará principalmente en la función y características de los inversores y los criterios utilizados para seleccionarlos. La segunda presentación comparará las especificaciones, ventajas y desventajas de la electrónica de potencia a nivel modular (microinversores y convertidores CC-CC), inversores de cadena e inversores centrales.

Esta lección presentará la lógica detrás de un buen proceso de dimensionamiento, así como los principales factores que se deben considerar. Se examinarán herramientas digitales útiles para determinar el tamaño de un sistema interconectado, las cuales se basan en el sitio de instalación y necesidades del usuario final. Se aprenderá sobre el rendimiento específico y su importancia para dimensionar sistemas FV adecuadamente.

Esta lección profundizará en conceptos eléctricos y terminología, tipos de cables y conductos más adecuados para sistemas FV, código de colores según el NEC y criterios de selección. Se presentará una guía para el dimensionamiento de cables para circuitos fuente FV y de salida FV, y circuitos de salida del inversor, basada en el NEC.

Esta lección cubrirá el propósito de medios de desconexión y de los dispositivos de protección contra sobrecorriente (DPCS). Se aprenderá a identificar la ubicación correcta de los DPCS y medios de desconexión y cómo dimensionarlos y seleccionarlos.

La seguridad es un aspecto crítico cuando se realizan trabajos de construcción eléctrica y aún más cuando están presentes múltiples fuentes de energía. Los procedimientos de puesta en marcha y paro de servicio de sistemas FV deben seguirse cuidadosamente para asegurar la operación apropiada del sistema y garantizar un ambiente de trabajo seguro. Esta lección es una excelente introducción técnica a la puesta en marcha de sistemas fotovoltaicos interactivos directos.