Clasificación de sistemas de energía solar.

Actualmente, en todo el mundo la gente está avanzando hacia el uso de fuentes de energía renovables para satisfacer sus necesidades energéticas. En el mundo actual, hay muchos ejemplos de la aparición e implementación a gran-escala de sistemas/tecnologías de energía solar en la sociedad. Los estudiantes universitarios recién graduados o las personas que deseen utilizar tecnologías solares para fines domésticos o laborales deberán recibir información sobre los tipos de sistemas solares que existen, cómo funcionan y sus ventajas y desventajas, para poder tomar decisiones de compra informadas. Los sistemas de energía solar se pueden clasificar en tres tipos según:

1) cómo se produce la energía (tecnología);

2) cómo se conecta/funciona el sistema en conjunto con la red eléctrica (configuración);

3) el tamaño de un sistema en comparación con otros tipos de sistemas.

El objetivo de este artículo es brindarle varios ejemplos de cómo podemos clasificar los sistemas de tecnología de energía solar en estas tres categorías y brindarle descripciones detalladas de cada uno.

La clasificación más básica de los sistemas de energía solar se basa en cómo utilizamos la energía del sol para alimentar cosas. Sólo hay dos formas de hacerlo: utilizando energía fotovoltaica (PV) o utilizando energía solar concentrada (CSP); y luego están los sistemas solares térmicos que crean una producción de energía térmica (o productora de calor-) (calefacción).

Sistemas fotovoltaicos (PV)

El tipo más común de uso de generación de energía solar son los sistemas fotovoltaicos. Con la ayuda del efecto fotovoltaico, los sistemas fotovoltaicos modernos transforman la radiación solar en energía eléctrica utilizando un semiconductor, normalmente silicio, que es el estándar de la industria. El semiconductor es "excitado" por los rayos del sol, lo que hace que una corriente de electrones se mueva y cree una corriente eléctrica continua, a diferencia de una corriente alterna, que fluye en dos direcciones diferentes. En la mayoría de los hogares y lugares de trabajo, esto se denomina corriente continua (CC). Para que sea aplicable en la mayoría de los hogares y lugares de trabajo, se requiere un inversor para convertir la corriente continua (CC) de la celda en corriente alterna (CA). Dada la versatilidad y escalabilidad de los sistemas fotovoltaicos, los paneles comerciales modernos están diseñados para lograr eficiencias de hasta el 30%. Estos sistemas pueden ser tan pequeños como unos pocos paneles fotovoltaicos en un tejado, o tan grandes como granjas de energía solar fotovoltaica a gran escala-.

Desde la perspectiva de un instalador o propietario de una vivienda, la clasificación más práctica de un sistema fotovoltaico se basa en su configuración eléctrica y su relación con la red pública. Hay tres tipos principales: sistemas-conectados a la red (dentro-de la red), fuera-de la red (independientes) y híbridos.

En sistemas-de red (-conectados a red)
Los sistemas on-red están conectados directamente a la red eléctrica pública y son el tipo de instalación residencial y comercial más común en todo el mundo.

Cómo funciona: Los paneles solares generan electricidad durante el día. Esta energía se utiliza para hacer funcionar las cargas del edificio. Si el sistema produce más energía de la necesaria, el exceso se devuelve a la red pública. Por la noche o durante los periodos de baja producción, el edificio toma energía de la red.

Componente clave: Estos sistemas no requieren bancos de baterías. La propia red actúa como un sistema de almacenamiento virtual del exceso de energía.

Ventajas: Son los más rentables-y los más sencillos de instalar debido a la falta de baterías. También permiten la medición neta, donde los propietarios reciben crédito por el exceso de energía que suministran a la red.

Desventaja: el principal inconveniente es que el sistema se apaga durante un corte de energía de la red por razones de seguridad (para evitar-la retroalimentación de electricidad a los trabajadores de la línea), lo que significa que no puede proporcionar energía de respaldo.

Sistemas-fuera de la red (independientes)

Los sistemas fuera de la red-funcionan independientemente de la red eléctrica. Son ideales para su uso en áreas remotas sin una conexión práctica a la red o donde los costos de conexión a la red son demasiado altos.

Funcionamiento: Los paneles solares proporcionan carga a un banco de baterías para su uso durante la noche o cuando no hay sol. Un inversor funciona como puerta de enlace para convertir la corriente continua producida por las baterías en corriente alterna tal como se utiliza en un hogar.

Característica central: un banco de baterías que puede proporcionar suficiente energía para soportar el sistema fuera de la red-durante varios días sin necesidad de recargar, es la característica principal de un sistema fuera de la red-. Para cuando las condiciones climáticas impidan la recarga, muchos hogares-fuera de la red también tendrán un generador de respaldo para proporcionar energía más que suficiente durante períodos de tiempo más largos.

Ventajas: Vivir totalmente independiente de la red eléctrica y tener acceso a la electricidad en una zona remota que no recibe electricidad de la red eléctrica.

Desventajas: Estos sistemas son significativamente más caros debido al coste de la batería. También requieren un diseño más complejo y una gestión energética diligente por parte del usuario para evitar que se agoten las baterías.

Sistemas híbridos
Los sistemas híbridos combinan los mejores elementos de la tecnología dentro y fuera de la red-red-.

Qué es un sistema híbrido: un sistema híbrido se conecta a la red pública, como un sistema conectado a la red-, pero también tiene un banco de baterías incluido en el sistema. La energía solar producida se utiliza primero para alimentar las cargas eléctricas del hogar y luego para cargar las baterías. Sólo después de que las baterías estén completamente cargadas, la electricidad solar restante producida se devolverá a la red. Durante un corte de energía debido a un corte de red, un sistema híbrido tiene la capacidad de aislarse de la red y continuar suministrando energía al hogar a través del banco de baterías y de los paneles solares.

Componente clave de un sistema híbrido: inversor híbrido o inversor emparejado con un controlador de batería - este componente controla los diferentes componentes de un sistema híbrido.

Ventajas de tener un sistema híbrido: confiabilidad de la energía de respaldo, la capacidad de ahorrar energía autogenerada para usarla durante las tarifas eléctricas pico y posiblemente un banco de baterías más pequeño en comparación con una aplicación únicamente fuera de la red.

Desventaja de tener un sistema híbrido: los costos adicionales de la batería hacen que el costo total sea mayor que el de un sistema estándar-conectado a la red.

Además del tipo de sistema, las instalaciones solares también se clasifican según su tamaño y su relación con la carga eléctrica a la que sirven.

Generación Distribuida (GD): Son sistemas más pequeños que se sitúan más cerca del punto de consumo. La mayoría de los sistemas en tejados residenciales y en edificios comerciales están en esta categoría. Suelen estar integrados en la red de distribución de baja tensión y pueden permitir a los consumidores ahorrar en sus facturas de electricidad.

Generación centralizada (escala-de servicios públicos): se trata de grandes plantas de energía solar, generalmente distribuidas en cientos de acres, que producen electricidad que luego se entrega a través de líneas de transmisión de alto voltaje a usuarios finales-lejanos. Tanto los parques solares fotovoltaicos de gran-escala como las plantas de CSP se encuentran en esta categoría. En general, la clasificación de los sistemas de energía solar es compleja. Ya sea que se clasifique por la tecnología involucrada (fotovoltaica versus CSP), la configuración operativa (dentro de la red, fuera de la red o híbrida) o el grado de implementación, cada clasificación tiene una función importante en el sistema energético mundial. Conocer estas diferencias es la base para quienes desean utilizar la energía solar.