SISTEMAS ELECTRICOS POR ENERGIA SOLAR

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ENERGIA SOLAR• Para controlar la peligrosa contaminación del

planeta hace falta reducir las emisiones contaminantes y desplazar los consumos energéticos hacia un modelo de desarrollo sostenible, que favorezca las fuentes energéticas renovables y sobretodo el aprovechamiento de la energía solar.

PANEL SOLAR• Un Panel Solar (Sistema Foto-Voltaico SFV) es una

fuente de potencia eléctrica en la cual las celdas solares transforman la energia solar directamente en electricidad DC; pueden ser colocados en todos los lugares donde haya suficiente energia solar, no requieren de combustibles y por tratarse de dispositivos de estado sólido, carecen de partes móviles y por consiguiente son pobres en mantenimiento; tampoco producen ruido, ni emisiones tóxicas, ni contaminación ambiental, ni polución electromagnética.

• El panel solar (colector) sirve para capturar la energía que desde el sol llega a la Tierra,

convirtiéndola en calor (conversión foto térmica). Esta energía es enviada a un fluido portador del calor que circula dentro del colector mismo o tubo térmico.

• Los Paneles solares convierten la energía del sol en electricidad, la electricidad producida es almacenada en baterías

OBJETIVO:• Instalación de energía alternativa solar en

viviendas unifamiliares, el objetivo es:• Conseguir energía eléctrica a través de paneles

solares a poco costo.• La instalación consta de un regulador, un

convertidor y uno o varios paneles solares compuestos de varias células solares que son las encargadas de producir la energía eléctrica

COMPONENTES Y APLICACIONES

• Una instalación fotovoltaica consta de cuatro partes que son los siguientes:– Paneles solares.– Acumuladores.– Reguladores.– Convertidor.

Paneles:• Se define como la unión de varias células que se

denominan fotovoltaicas. Dependiendo de la instalación que tu quieras debes unir células para así obtener una tensión adecuada, cada célula puede llegar a producir por lo general una tensión de medio voltio.

• Los paneles solares están hechos de una capa de cristal, otra de acetato de vinilo, las células que se quieran poner, otra capa de substrato orgánico y por ultimo otra serie de capas de vidrio.

Regulador:Este sistema tiene básicamente tres funciones:* Evita sobrecargas a la batería que puedan producir daños.* Impide la descarga de la batería en los periodos de luz solar suficiente.*Asegura el funcionamiento del sistema en el punto de máxima eficacia.El regulador mantiene constante la tensión y la alimentación del circuito y la carga de baterías.Existen dos tipos: el paralelo o shunt y los serie, los mas utilizados son los shunt, los serie son para instalaciones mayores .

Acumulador:• Sirven para acumular energía y consumirla en

horas de poca radiación solar o de noche, estos equipos de acumulación son las baterías.

• Las baterías esta formadas por dos compuestos Generalmente (Plomo y ácido ). Están construidos en módulos denominados vasos, que tendrán dos electrodos el positivo y el negativo, cada vaso puede llegar a dar 2 voltios.

• Los acumuladores están compuestos por una serie de laminas electrodos de plomo.

Convertidor:• Son los más avanzados de todos los convertidores

de energía cuántica y constituyen el más prometedor camino hacia la potencia electro-solar.

• La fotovoltaica es la única que posee una absorción óptica muy alta y una resistencia eléctrica lo suficientemente baja como para poder convertir la energía solar en energía útil de modo económico.

• Las aplicaciones de los Paneles Solares se pueden clasificar en las siguientes categorías:

• Productos de consumo: Celdas en calculadoras, relojes y otros pequeños equipos.

• Sistemas Remotos: Residencias, establecimientos comerciales y pequeñas comunidades aisladas.

TIPOS DE PANELES SOLARES

• Colectores solares planos con cubierta El panel solar clásico (colector plano con cubierta) absorbe la energía del sol a través de:   Un absorbedor, formado por una lamina parecida a un radiador, en su interior hay un haz de tubos en los que pasa el fluido portador del calor del circuito primario destinado a ser calentado por el sol. Una placa de cristal, colocada sobre el  absorbedor, que irradia energía en forma de radiación infrarroja, que se mantiene dentro por el cristal y provoca una especie de efecto invernadero. Un aislante térmico (de fibra de vidrio o de espuma de poliuretano) colocado en la parte debajo del panel, para reducir  las dispersiones de calor. Una caja de chapa laminada, colocada detrás al colector que ensambla las partes y confiere al panel solidez y estabilidad.

• Colectores solares de vacío

Están proyectados a fin de reducir las dispersiones de calor hacia el exterior. De hecho, el calor captado por cada elemento (tubo de vacío) es transferido a la placa generalmente de cobre, que está dentro del tubo. De esta manera el líquido portador del calor se calienta y, gracias al vacío, se reduce al mínimo la dispersión de calor hacia el exterior. Son como tubos de vidrio, que en su interior contienen un elemento absorbedor del calor, donde la presión del aire es mínima, así que se impide que pierdan calor. A tal fin, en la fase de montaje se aspira el aire existente entre el absorbedor y el vidrio de la cubierta. El revestimiento ha de asegurar una hermeticidad perfecta, que se mantenga con el paso del tiempo. Los paneles solares de vacío tienen un rendimiento óptimo durante todos los meses del año y son especialmente adecuados para ser instalados en zonas de insolación medio-baja, incluso con condiciones climáticas rígidas.

VENTAJAS• La justificación racional de una instalación

solar procede de consideraciones económicas y ecológicas.

• La menor contaminación del medioambiente y el ahorro energético que se obtiene utilizando la energía solar representan ventajas para todos, pero esta valoración queda a la sensibilidad individual de cada uno.

• Minimiza costos de operación y mantenimiento.

• Tienen una larga vida util.• No necesitan combustibles.• Facil instalación • Eliminan las redes electricas (mayor

seguridad)• No producen polución, ni ruido.

OPERACION• Operación diurnaDurante el día el módulo fotovoltaico genera energía eléctrica, la

cual es conducida hacia el acumulador y este a su vez alimenta las cargas (lámparas).

• Operación nocturnaDurante la noche el controlador detecta que no existe

generación del módulo fotovoltaico y abre el circuito Panel-Batería, con esto se elimina un posible regreso de energía.

• Corte por alto voltajeDespués de un tiempo el voltaje de la batería tiende a disminuir,

cuando este voltaje es igual al de conexión de recarga (13.5 voltios) el controlador vuelve a cerrar el circuito Panel-Batería, este proceso suele repetirse varias veces durante días soleados. En este estado siempre existe disponibilidad de energía para las aplicaciones.

• Corte por bajo voltajeLas aplicaciones siguen activas, el módulo fotovoltaico no es capaz

de generar energía suficiente, y el voltaje de la batería tiende a disminuir, cuando este lega al voltaje mínimo (10.5 voltios) preestablecidos en el controlador, se abre el circuito Batería-Carga, desactivando todos los aparatos que en ese momento se encuentran conectados. Con esto se evitan daños irreversibles a la batería. Cuando se vuelve a tener un día soleado el voltaje en la batería se recupera hasta llegar al voltaje de reconexión de carga (13.2), en este estado nuevamente se cuenta con energía disponible para las aplicaciones.

INSTALACION• El módulo: Soporte de módulos:

Localice un sitio despejado, que esté libre de objetos o árboles que puedan provocar sombras, lo más cerca al lugar donde desea instalar su sistema (lámparas o aparatos), puede ser sobre un poste metálico o de madera, o sobre el techo de la casa, si éste lo permite.

Su función es la de sujetar al módulo, colóquelo con el módulo orientado hacia el Norte, esto permite que los rayos del sol choquen sobre la superficie del módulo la mayor parte del día, y se obtiene así la mayor generación de energía del módulo fotovoltaico.

• El controlador:

El acumulador

Lámparas

Coloque en un lugar protegido de la intemperie, (de preferencia dentro de la casa), procure que la distancia entre éste y el módulo sea menor de 5 metros, y la distancia entre el controlador y el acumulador sea menor de 1.5 metros (para el tendido del cable), de esta forma minimizará las pérdidas de energía en el cable, haciendo más confiable y eficiente su sistema.

Busque un lugar protegido de la intemperie (puede ser dentro de la casa), con buena ventilación, para evitar la acumulación de gases generados por el acumulador. Coloque la batería de preferencia sobre una tarima de madera, pretéjala de los niños, tome en cuenta las limitantes de distancia en el cable mencionadas en el controlador. Nunca coloque el acumulador directamente sobre el piso.Distribuya uniformemente las lámparas así como

sus respectivos interruptores, en el lugar donde las desea instalar, de tal manera que obtenga la mejor iluminación.Procure que el tendido del cable del controlador a cada una de las lámparas sea de 8 metros. Fíjelas en los lugares elegidos.

PASOS PARA INSTALAR• Paso 1: Siga el proceso de instalación de acuerdo a

la ilustración.

Paso 2: Determine donde va a instalar el panel solar. Es importante instalar el panel solar donde tenga contacto directo con el sol, durante todo el día. El panel solar no debe de ser instalado donde haya sombra, por ejemplo árboles, arbustos, edificios etc. El tubo curvo (D) mantiene el ángulo apropiado del panel solar en dirección al sol. Ajuste firmemente el panel solar en el poste o en la cerca de madera usando dos abrazaderas para tubo (C) y #2 tornillos del retraso (B) según esta mostrado en la ilustración. Si el poste de la cerca es de metal, usted necesitará otras alternativas en cuanto a piezas, no incluidas, (ejemplo: abrazaderas o tornillos del metal).

• CONSEJOS PARA EL FUNCIONAMIENTO ÓPTIMO DEL PANEL SOLAR.

• Instale el panel solar utilizando el tubo curvo, este mantiene el ángulo apropiado en dirección al sol.

• Para el funcionamiento óptimo, limpie la superficie del panel con frecuencia con un paño suave, húmedo. El funcionamiento del panel solar puede variar durante el día, dependiendo de la intensidad del sol y del ángulo de los rayos expuestos al panel. Por lo expuesto anteriormente el voltaje puede variar de mili voltios hasta 22 voltios.

• En caso de tener que instalar el panel solar a más de 10 pies, de la caja de control (pero a menos de 250 pies), use cable de bajo voltaje multi-trenzado de calibre 16 (AWG). Nunca utilice cable de teléfono o cable de base sólida.

• IMPORTANTE: IMPORTANTE: El panel solar se debe colocar en dirección del sol, ligeramente al Norte o en un área abierta lejos de sombra. Debe recibir por lo menos 8 horas de luz solar directa para una carga completa.

• IMPORTANTE: IMPORTANTE: Para evitar el daño de los cables y para evitar que la humedad distorsione el funcionamiento del panel solar utilice conductores PVC para proteger los cables.

• Paso 3: Todos los operadores de portones Mighty Mule o GTO/PRO DC tienen el terminal POWER IN en el panel de control marcado como SOLAR para conectar los cables del panel solar. Abajo encontrara varios ejemplos de diferentes terminales que encontrara en los paneles de controlGTO/PRO y Mighty Mule, si su panel de control no tiene estos terminales, favor de llamar al departamento de servicio técnico.

• Introduzca los cables del panel solar en la caja del control y conéctelos a el terminal POWER IN marcado como SOLAR en el panel de control. El cable ROJO del panel solar va al terminal (+) POSITIVO y el cable NEGRO del panel solar va al terminal (-) NEGATIVO. Vea el diagrama abajo.

• IMPORTANTE: La instalación incorrecta de estos cables dañará el panel de control del operador.

Esquema de conexión de los diferentes aparatos que componen la instalación:

Cálculos de las caídas de tensión:

Convertidor

Muchas Gracias

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Elaborado por: Tec. Hebert Miranda A.Supervisado por: Ing. Cesar Rocha A.