1. Fundamentos de la electricidad solar

Introducción

Saber cómo relacionar la energía y la potencia es un concepto muy importante, pero también es importante tener una comprensión más profunda de la electricidad. Esta sección repasará de qué se compone la electricidad junto con las diferentes formas de aplicación.

Corriente, voltaje y vatios

La corriente, el voltaje y los vatios están todos relacionados con la electricidad. La corriente se mide en amperios. Puedes imaginar la corriente como la cantidad de electrones. Se mide voltaje y voltios. Puede imaginar que el voltaje es la cantidad de presión que empuja esos electrones. Más electrones o más electrones que empujan la presión significan más energía, al igual que más masa o más velocidad para un objeto significa más energía.

Al igual que necesitará la masa y la velocidad para calcular la potencia o la energía de un objeto, lo mismo ocurre con la corriente y el voltaje. Solo tener uno no es suficiente. El vataje es una medida de potencia en un sistema eléctrico y se compone de amperios x voltios. Watt-Hours es una medida de energía en un sistema eléctrico y se compone de amperios x voltios x tiempo.

Corriente alterna y continua

La electricidad por defecto viajará en una dirección, que se llama corriente directa o CC. En un circuito de corriente continua, los electrones fluyen continuamente en una dirección desde la fuente de energía a través de un conductor hasta una carga y de regreso a la fuente de energía. Originalmente la electricidad viajaba por estos medios. El problema es que la CC no es sostenible, ya que es difícil transferir electricidad a través de grandes diferencias sin pérdidas de energía debido al bajo nivel de voltaje.

Finalmente, se descubrió la corriente alterna o CA. Un generador de CA hace que los electrones fluyan primero en una dirección y luego en otra. De hecho, un generador de CA invierte las polaridades de sus terminales muchas veces por segundo, lo que hace que la corriente cambie de dirección con cada inversión. La CA puede crear un nivel de voltaje más alto dependiendo de cómo la utilice. Esto proporciona ventajas para que las empresas de servicios públicos transfieran electricidad a lo largo de cientos de millas con poca pérdida al utilizar más de un millón de voltios en ocasiones, ya que el voltaje viaja más fácilmente que la corriente. Eventualmente, cuando la energía regresa a su casa, se emite a 100-120 VCA, o, a veces, a 200-240 VCA. Debido a esto, la mayoría de los electrodomésticos son de CA, y cuando lea la hoja de especificaciones, verá el voltaje en estos rangos.

Ahora que conoce las diferencias generales, es importante comprender la diferencia de potencia en corriente continua (CC) y corriente alterna (CA). Ignorando las pérdidas de eficiencia de cualquiera, la potencia debería permanecer relativamente constante en ambos. Por ejemplo, podemos tomar un televisor de 200 W y verlo en términos de CC (12 V) o CA (110 V). En términos de corriente continua, el televisor produciría 200 W/12 V u003d 16,6 amperios. En términos de corriente alterna, el televisor produciría 200 W/110 V u003d 1,8 amperios. Aunque los valores de amperaje y voltaje difieren, la potencia general es la misma, por lo que la tasa de consumo de energía, sin contar las pérdidas de eficiencia, sería la misma.

2. ¿Qué son los módulos solares?

Introducción

Los paneles solares en el sentido básico funcionan convirtiendo la luz solar disponible en electricidad utilizable. La forma en que definimos esta potencia es por vatios. Los vatios se componen de amperios y voltios. Los diferentes paneles tienen diferentes clasificaciones de amperios y voltios, y es útil comprender lo que significan estos números cuando observa un sistema. Puede imaginar los amperios como la cantidad de electrones y el voltaje como la cantidad de presión que empuja esos electrones.

Ecuación: Vatios u003d Voltios x Amperios

Componentes

Un panel solar se compone de diferentes componentes, como se ve en el modelo a continuación. No todos los paneles tendrán estos componentes específicos en las ubicaciones específicas, pero generalmente nuestros paneles tienen esto.

Célula solar: Las células solares se pueden ver en la parte delantera del panel solar. Varían en color y apariencia según el tipo de célula. El tipo de celda generalmente define qué tipo de panel es, por ejemplo, monocristalino, policristalino, amorfo, etc.

Marco: La mayoría de los paneles Higon Solar tienen un marco de aluminio, pero dependiendo del tipo de panel, el tipo de marco puede variar.

Caja de conexiones: La caja de conexiones generalmente se encuentra en la parte posterior del panel. Contiene diodos de derivación para ayudar con la pérdida de energía debido al sombreado. También sirve como conexión y soporte para los cables del panel.

Cable fotovoltaico: Nuestros paneles solares Higon vienen con un cable fotovoltaico estándar resistente a la intemperie y aislado (siempre y cuando no haya un cable de cobre expuesto).

Conector MC4: Al final del cable fotovoltaico hay un conector MC4. Este conector MC4 es estándar en la industria fotovoltaica, es resistente a la intemperie y sirve como punto de conexión a nuestro otro cable MC4, como un kit adaptador.

Monocristalino vs Policristalino

Los paneles solares monocristalinos son ligeramente más eficientes que los paneles policristalinos porque cada uno utiliza una técnica de fabricación diferente. Una celda monocristalina consiste en un lingote de cristal único, mientras que una celda policristalina consiste en un crecimiento que contiene múltiples estructuras cristalinas. Ambos tipos de celdas están hechas de lingotes de silicio,pero el requisito de pureza del silicio es mayor en una base monocristalina. Por lo tanto, los paneles monocristalinos son más eficientes y, por lo tanto, más caros. Al usar una sola celda, el silicio monocristalino permite que el electrón se mueva con mayor libertad, por lo que se pierde menos energía y se crea una mayor eficiencia. La mayoría de las células monocristalinas alcanzan un máximo de 22 % de eficiencia, mientras que la mayoría de las células policristalinas alcanzan un máximo de 18 % de eficiencia. Las células monocristalinas son de un azul oscuro que casi parece negro, y las células policristalinas son azules.

Horas pico solares e irradiancia

Es importante usar las horas pico con la potencia de su sistema para calcular cuántos vatios hora produce su sistema en un día. Puede ver las horas pico de sol como un promedio, ya que basar la energía en las horas de luz diurna durante el día no es suficiente. El motivo es que la luz solar de la mañana y la tarde no produce tanta radiación como la solar del mediodía. Para calcular las horas pico de cada estado, la radiación se promedia en función de los máximos y mínimos y también de otros factores, como lo que se mezcla en la atmósfera.

Como se puede ver en los datos recopilados por debajo de model, el nivel de irradiación o W/m2 varía a lo largo del día. La salida de los paneles está directamente relacionada con los W/m2 en ese momento dado. La mayoría de los paneles solares tienen una potencia nominal de 1000 W/m2. Si el nivel de irradiancia es, digamos, 500 W/m2, como a las 8 a. m. en el gráfico, entonces debe esperar la mitad de la salida (50 %). Debido a este hecho, las horas pico solares de su estado no son el tiempo que dura el sol, sino un promedio de los mínimos y los máximos para que pueda ser un número confiable en el cálculo de la generación de energía.

3. Energía y Poder

Introducción

Uno de los conceptos más importantes que debe comprender al dimensionar un sistema o calcular cuánto produce su panel es Energía y Potencia. A continuación podrá encontrar una descripción de cada uno junto con algunos ejemplos.

Fuerza

La potencia se define como la tasa de hacer trabajo. Esencialmente te dice qué tan rápido puedes producir energía. La energía adopta diferentes formas, pero cuando se trata de electricidad o energía solar, definirá la potencia como un vatio. Como se dijo antes, vatios u003d voltios x amperios. Multiplicar el voltaje del panel por el amperaje te dará un valor de vataje. Esto también es cierto para un electrodoméstico. También puede pensar en el poder en términos de cuánto dinero gana por hora en un trabajo, es decir. $8/hora.

Energía

La energía es la capacidad para realizar un trabajo. Esencialmente te dice cuánto trabajo se puede hacer. La energía puede tomar diferentes formas, pero cuando se trate de electricidad o energía solar, definirá la energía como vatios por hora. Watt Horas u003d Watts x Horas. Multiplicar la potencia de un electrodoméstico por el tiempo que durará le dará su valor energético. Multiplicar la potencia de un panel por las horas pico de energía solar le dará su valor energético. También puede pensar en la energía en términos de su cheque de pago, si gana $ 8 por hora y trabaja durante 5 horas, tiene $ 8 x 5 horas u003d $ 40.

Energía en Paneles

Para los paneles solares, la energía producida depende de la cantidad de sol que recibe en su ubicación. Las horas de sol variarán de diferentes países, pero es importante tener una idea de cuáles son las horas solares pico de su estado. Por ejemplo, veamos un panel de 500 W en Alemania frente a Tailandia. Usando el valor bajo de Alemania de 4 horas pico y el valor bajo de Tailandia de 6 horas pico, podemos calcular la energía o los vatios-hora producidos por el panel. Para Alemania 500 vatios x 4 horas u003d 2000 vatios hora. Para Tailandia, 500 vatios x 6 horas u003d 3000 vatios hora. Como puede ver, la ubicación del estado tiene un impacto en la producción de energía, en este caso de 1000 vatios por hora.

Energía en Electrodomésticos

En el caso de los electrodomésticos, la energía producida depende del valor de potencia del electrodoméstico junto con las horas de funcionamiento. Es muy importante que tenga la potencia, no solo el voltaje o el amperaje, ya que esos no son valores de potencia completos. Para los electrodomésticos, puede tomar el voltaje y multiplicarlo por el amperaje. Por ejemplo, un refrigerador de 6 amperios a 220 V tendrá 6 amperios x 220 voltios u003d 1320 vatios.

Tomemos dos ventiladores de 35 vatios. Uno lo haremos durante 2 horas y el otro durante 5 horas. El primer ventilador consume 35 vatios x 2 horas u003d 70 vatios hora y el segundo ventilador consume 35 vatios x 5 horas u003d 175 vatios hora. Como puede ver, dado el mismo ventilador, el segundo consume más energía ya que funciona durante más tiempo.

Energía en Baterías

También podemos relacionar la energía con nuestras baterías. Muchas veces nos dicen que un cliente tiene una batería de 12V o 6V. Por lo que vio anteriormente, esta no es una forma completa de energía, por lo que solo tener esta información no es suficiente para determinar cuánto pueden almacenar sus baterías. Necesitamos encontrar el valor de Watt-Hours. Afortunadamente, la mayoría de las baterías están clasificadas en un término llamado amperios-hora. Aunque esto tiene horas, todavía no es energía. Para obtener Watt-Hours debemos multiplicar Amp-Hours por Volts.

Amperios-Hora x Voltios u003d Watt-Hora

Por ejemplo digamos que tenemos dos baterías, una de 6V y otra de 12V. La batería de 6 V tiene una capacidad nominal de 100 amperios por hora y la batería de 12 V tiene una capacidad nominal de 75 AH. La energía de la primera batería es de 6Vx100Amp-Horasu003d 600 Watt-Hora. La energía de la segunda batería es 12V x 75 AH u003d 900 Amp-Hora. Como puede ver, aunque la primera batería tiene más Amperios-Hora, no tiene más energía ni almacenamiento.

4. Conexiones en serie, en paralelo y en serie-paralelo

Cuando se conectan paneles solares en un sistema, la forma en que están conectados juega un papel importante en la cantidad de voltaje o amperios que se envían desde los paneles para carga y energía. Las tres formas principales de conectar los paneles solares entre sí son en serie, en paralelo y en serie-paralelo.

Conexión en serie

Al conectar paneles en serie, conecta el cable positivo de un panel al cable negativo del siguiente panel, y así sucesivamente. Los valores de voltaje de cada panel se suman, y los valores de amperaje no se suman y permanecen iguales sin importar cuántos paneles solares conecte en serie.

Conexión paralelaion

Al conectar paneles en paralelo, conecta el cable positivo o negativo de un panel al cable positivo o negativo del siguiente panel, y así sucesivamente. En conexiones en paralelo, conecta los cables con el mismo signo entre paneles. También es probable que necesite conectores de derivación para terminar las conexiones paralelas de los cables del panel solar. Al conectar paneles en paralelo, los valores de voltaje no se suman y permanecen iguales sin importar cuántos paneles conecte en paralelo, y los valores de amperaje de cada panel se suman.

Conexión serie-paralelo

Cuando se conectan paneles en serie-paralelo, los paneles se conectan entre sí en serie para formar cadenas de paneles. Después de eso, las cadenas de paneles conectados en serie se conectan entre sí en paralelo. Esto da como resultado sumar el voltaje de cada panel y dejar el valor de amperaje de los paneles igual dentro de la cadena de paneles conectados, pero luego también sumar los valores de amperaje de cada cadena de paneles después de conectar cada cadena en paralelo. La cantidad de veces que se agregarían los valores de amperaje de las cadenas dependería de cuántas cadenas de paneles estén conectadas en paralelo.