¿Qué es una planta de energía solar captiva y cómo funciona?

Definición de una planta solar propia

Una planta solar propia es una instalación de generación de energía solar que es construida, propiedad y operada por empresas, instituciones o individuos para satisfacer principalmente su propia demanda de electricidad. Diferente del suministro de energía de la red eléctrica pública, es un sistema de suministro de energía relativamente independiente, y la electricidad que genera se suministra principalmente a los propios constructores, como proporcionar energía para fábricas, escuelas, centros de datos o residencias grandes.

Componentes principales de una planta solar propia y sus funciones

Paneles solares (módulos fotovoltaicos)

Estos son los componentes centrales de una planta solar, cuya función es convertir la energía solar en corriente directa. Los paneles solares están compuestos por múltiples unidades de células solares. Cuando la luz del sol incide en los paneles, los materiales semiconductores (como el silicio) en las células solares absorben los fotones, generando pares electrón-agujero. Bajo la acción del campo eléctrico interno de las células, los electrones y los agujeros se moverán hacia los dos polos de las células respectivamente, formando así corriente directa. Por ejemplo, la eficiencia de conversión fotoeléctrica de los paneles solares de silicio monocristalino comunes puede alcanzar alrededor del 15% - 20%, mientras que la de los paneles de silicio policristalino es ligeramente menor, oscilando entre el 13% - 18%.

Inversor

Dado que la corriente directa es generada por los paneles solares y la mayoría de los equipos eléctricos requieren corriente alterna, la función del inversor es convertir la corriente directa en corriente alterna. Utiliza circuitos electrónicos complejos y técnicas como la modulación de ancho de pulso (PWM) para convertir la corriente directa en corriente alterna que cumpla con los requisitos de la red eléctrica o los equipos de carga. Por ejemplo, en un inversor de alta calidad, la corriente directa puede ser convertida en corriente alterna con una frecuencia de 50Hz o 60Hz (dependiendo de las normas de la red eléctrica en diferentes regiones) y un voltaje estable para satisfacer las demandas de diversas cargas de corriente alterna como motores y equipos de iluminación.

Controlador de carga (en algunos sistemas)

El controlador de carga se utiliza principalmente para controlar el proceso de carga de la batería de almacenamiento (si existe). Puede prevenir la sobrecarga y la descarga excesiva de la batería de almacenamiento, protegiendo la vida útil de la misma. Por ejemplo, cuando la batería de almacenamiento está completamente cargada, el controlador de carga cortará automáticamente el circuito de carga entre los paneles solares y la batería de almacenamiento; cuando la batería de almacenamiento tiene un nivel de carga bajo, el controlador de carga puede controlar la conexión de la carga para evitar la descarga excesiva de la batería de almacenamiento y asegurar que esta pueda funcionar dentro de un rango de carga seguro.

Batería de almacenamiento (componente opcional)

La batería de almacenamiento se utiliza para almacenar la electricidad generada por los paneles solares para que pueda proporcionar energía cuando no hay suficiente luz solar (como por la noche o en días nublados). Las baterías de almacenamiento comunes incluyen baterías de plomo-ácido y baterías de iones de litio. Las baterías de plomo-ácido tienen un costo más bajo pero una densidad de energía relativamente baja y una vida útil más corta; las baterías de iones de litio tienen una alta densidad de energía y una larga vida útil, pero un costo más alto. Por ejemplo, en algunas plantas solares propias fuera de red, la batería de almacenamiento puede almacenar la electricidad excedente generada por los paneles solares durante el día y proporcionar energía para equipos de carga como sistemas de iluminación y equipos de monitoreo por la noche.

Caja de distribución y sistema de monitoreo

La caja de distribución se utiliza para distribuir la electricidad, distribuyendo la corriente alterna salida del inversor a cada rama de carga. Al mismo tiempo, también puede proteger el circuito, como instalar interruptores automáticos y fusibles, para prevenir sobrecargas y cortocircuitos. El sistema de monitoreo se utiliza para supervisar el estado de operación de la planta solar, incluyendo la potencia de generación de los paneles solares, el voltaje y la corriente de salida del inversor, el nivel de carga de la batería de almacenamiento (si existe), y otros parámetros. A través del sistema de monitoreo, se pueden detectar a tiempo fallas en los equipos y situaciones de generación de energía anormal, facilitando el mantenimiento y la gestión.

Proceso de operación de una planta solar propia

Etapa de generación de electricidad

Durante el día, cuando hay suficiente luz solar, los paneles solares absorben la energía solar y la convierten en corriente directa. Durante este proceso, la potencia de salida de los paneles solares se verá afectada por factores como la intensidad, el ángulo y la temperatura de la luz solar. Por ejemplo, cuando la luz solar es directa e intensa, la eficiencia de generación de electricidad de los paneles solares es alta y la potencia de salida es grande; mientras que en días nublados o cuando el ángulo del sol es bajo, la eficiencia de generación y la potencia de salida disminuirán en consecuencia.

Etapa de conversión y almacenamiento de electricidad (si hay una batería de almacenamiento)

La corriente directa generada por los paneles solares primero entra en la batería de almacenamiento para su almacenamiento a través del controlador de carga (si existe), o directamente en el inversor para ser convertida en corriente alterna. Si hay una batería de almacenamiento, cuando la batería no está completamente cargada, el controlador de carga ajustará la corriente de carga según el estado de carga de la batería y la potencia de salida de los paneles solares para asegurar que la batería se cargue de manera segura y eficiente. Cuando no hay batería de almacenamiento o la batería está llena, la corriente directa entra directamente en el inversor para la conversión.

Etapa de suministro de electricidad

La corriente alterna convertida por el inversor entra en la caja de distribución, y la caja de distribución distribuye la electricidad a cada rama según la demanda de la carga para suministrar energía a diversos equipos eléctricos. Durante este proceso, el sistema de monitoreo supervisará en tiempo real la generación y el suministro de electricidad para garantizar la estabilidad y seguridad del suministro. Si es una planta solar propia conectada a la red, después de satisfacer su propia demanda de electricidad, la electricidad excedente puede ser devuelta a la red eléctrica pública; si es una planta solar propia independiente de la red, cuando la generación de energía solar es insuficiente (como por la noche), será necesario suplementar el suministro de electricidad a través de una fuente de energía de respaldo (como un generador diésel).