La parte principal de un sistema eléctrico solar es el panel solar. Existen varios tipos de paneles solares disponibles en el mercado. Los paneles solares también se conocen como paneles fotovoltaicos. Un panel solar o módulo solar es básicamente un arreglo de celdas solares conectadas en serie y paralelo.
La diferencia de potencial desarrollada en una celda solar es de aproximadamente 0.5 voltios, por lo que se necesitan conectar en serie el número deseado de estas celdas para lograr 14 a 18 voltios para cargar una batería estándar de 12 voltios. Los paneles solares se conectan juntos para crear un array solar. Se conectan múltiples paneles tanto en paralelo como en serie para lograr una corriente y un voltaje más altos respectivamente.
En un sistema de generación solar conectado a la red, los módulos solares están directamente conectados a un inversor, y no están conectados directamente a la carga. La energía recogida de los paneles solares no es constante, sino que varía con la intensidad de la luz solar que incide sobre ellos. Este es el motivo por el cual los módulos o paneles solares no alimentan directamente ningún equipo eléctrico. En su lugar, alimentan un inversor cuya salida está sincronizada con el suministro de la red externa.
El inversor se encarga del nivel de voltaje y frecuencia de la energía de salida del sistema solar, siempre manteniéndolo al mismo nivel que la energía de la red. Como obtenemos energía tanto de los paneles solares como del suministro de la red externa, el nivel de voltaje y la calidad de la energía permanecen constantes. En un sistema autónomo o de respaldo a la red, que no está conectado a la red, cualquier variación en el nivel de energía del sistema puede afectar directamente el rendimiento del equipo eléctrico alimentado por él.
Por lo tanto, debe haber algún medio para mantener el nivel de voltaje y la tasa de suministro de energía del sistema. Un banco de baterías conectado en paralelo a este sistema se encarga de eso. Aquí, la batería se carga con electricidad solar y esta batería luego alimenta una carga directamente o a través de un inversor. De esta manera, se evita la variación de la calidad de la energía debido a la variación de la intensidad de la luz solar en el sistema solar, en su lugar, se mantiene un suministro de energía uniforme e ininterrumpido.
Normalmente, se utilizan baterías de ácido plomo de ciclo profundo para este propósito. Estas baterías están diseñadas para soportar varias cargas y descargas durante su servicio. Las baterías disponibles en el mercado generalmente son de 6 voltios o 12 voltios. Por lo tanto, se pueden conectar un número de estas baterías tanto en serie como en paralelo para obtener un voltaje y una corriente más altos del sistema de baterías.
No es deseable sobrecargar ni descargar excesivamente una batería de ácido plomo. Tanto la sobrecarga como la descarga excesiva pueden dañar gravemente el sistema de baterías. Para evitar ambas situaciones, se requiere un controlador para conectar al sistema y mantener el flujo de corriente hacia y desde las baterías.
Es obvio que la electricidad producida en un panel solar es DC. La electricidad que obtenemos del suministro de la red es AC. Por lo tanto, para ejecutar equipos comunes desde la red así como desde el sistema solar, es necesario instalar un inversor para convertir la DC del sistema solar a AC del mismo nivel que el suministro de la red.
En un sistema fuera de la red, el inversor está conectado directamente a los terminales de la batería para que la DC proveniente de las baterías se convierta primero a AC y luego se alimente a los equipos. En un sistema conectado a la red, el panel solar está directamente conectado al inversor y este inversor luego alimenta la red con energía de igual voltaje y frecuencia.
En los sistemas modernos conectados a la red, cada módulo solar está conectado a la red a través de un microinversor individual para lograr una corriente alterna de alto voltaje de cada panel solar individual.
Un diagrama de bloques básico de un sistema solar autónomo se muestra arriba. Aquí, la energía eléctrica producida en el panel solar se suministra primero al controlador solar, que a su vez carga el banco de baterías o suministra directamente a equipos de bajo voltaje DC, como computadoras portátiles y sistemas de iluminación LED. Normalmente, la batería se alimenta del controlador solar, pero también puede alimentar al controlador solar cuando hay un suministro insuficiente de energía del panel solar.
De esta manera, el suministro se continúa de manera uniforme a los equipos de bajo voltaje que están conectados directamente al controlador solar. En este esquema, los terminales del banco de baterías también están conectados a un inversor. El inversor convierte la energía DC almacenada en el banco de baterías a CA de alto voltaje para alimentar equipos eléctricos más grandes, como lavadoras, televisores más grandes y electrodomésticos de cocina, etc.
Los sistemas solares conectados a la red son de dos tipos: uno con un solo inversor central macro y otro con múltiples microinversores. En el primer tipo de sistema solar, los paneles solares, así como el suministro de la red, están conectados a un inversor central común llamado inversor conectado a la red, como se muestra a continuación.
El inversor aquí convierte la DC de los paneles solares a CA del nivel de la red y luego la alimenta a la red, así como al panel de distribución del consumidor, dependiendo de la demanda instantánea del sistema. Aquí, el inversor conectado a la red también monitorea la energía suministrada desde la red.
Si detecta algún corte de energía en la red, activa el sistema de conmutación del sistema solar para desconectarlo de la red y asegurar que no se pueda alimentar electricidad solar a la red durante el corte de energía. Hay un medidor de energía conectado en la línea de suministro principal de la red para registrar la exportación de energía a la red y la importación de energía desde la red.
Como ya mencionamos, hay otro tipo de sistema conectado a la red donde se utilizan múltiples microinversores. Aquí, un microinversor está conectado para cada módulo solar individual. El diagrama de bloques básico de este sistema es muy similar al anterior, excepto que los microinversores están conectados juntos para producir el voltaje CA deseado.
En el caso anterior, el bajo voltaje directo de los paneles solares se convierte primero a voltaje alterno y luego se transforma a alto voltaje alterno mediante la acción de transformación en el inversor, pero en este caso, el voltaje alterno de salida individual de los microinversores se suma para producir un alto voltaje alterno.
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