Centrais Eléctricas Fotovoltaicas

Definición de Centrais Eléctricas Solares

As centrais eléctricas solares xeran electricidade usando enerxía solar, clasificándose en centrais fotovoltaicas (PV) e centrais de enerxía solar concentrada (CSP).

Centrais Fotovoltaicas

Converten a luz solar directamente en electricidade usando células solares e inclúen componentes como módulos solares, inversores e baterías.

Unha central fotovoltaica é un sistema PV a gran escala que está conectado á rede e está deseñado para producir electricidade en masa a partir da radiación solar. Unha central fotovoltaica consta de varios componentes, como:

• Módulos solares: As unidades básicas dun sistema PV, compostos por células solares que transforman a luz en electricidade. As células solares, xeralmente feitas de silicio, absorben fotóns e liberan electróns, creando unha corrente eléctrica. Os módulos solares poden ser dispostos en serie, paralelo ou configuración serie-paralela, dependendo das necesidades de voltaxe e corrente do sistema.

• Estruturas de montaxe: Poden ser fixas ou axustables. As estruturas fixas son máis baratas pero non seguen o movemento do sol, posiblemente reducindo a produción. As estruturas axustables inclinan ou rotan para seguir o sol, mellorando a produción de enerxía. Poden ser manuais ou automáticas, dependendo do control necesario.

• Inversores: Son dispositivos que convierten a corrente continua (CC) producida polos módulos solares en corrente alternativa (CA) que pode ser alimentada á rede ou usada por cargas CA.

• Os inversores poden clasificarse en dous tipos: inversores centrais e microinversores. Os inversores centrais son unidades grandes que conectan varios módulos solares ou matrices e proporcionan unha única saída AC. Os microinversores son unidades pequenas que se conectan a cada módulo solar ou panel e proporcionan salidas AC individuais. Os inversores centrais son máis rentables e eficientes para sistemas a gran escala, mentres que os microinversores son máis flexibles e fiables para sistemas a pequena escala.

• Controladores de carga: Regulan a tensión e a corrente dos módulos solares para evitar a sobrecarga ou descarga excesiva das baterías. Existen dous tipos: modulación de ancho de pulso (PWM) e seguimiento do punto de máxima potencia (MPPT). Os controladores PWM son máis simples e baratos pero desperdiciam algúns enerxía. Os controladores MPPT son máis eficientes e optimizan a produción de enerxía ao coincidir co punto de máxima potencia dos módulos solares.

• Baterías: Son dispositivos que almacenan a electricidade excedente xerada polos módulos solares ou matrices para uso posterior cando non hai luz solar ou cando a rede está inactiva. As baterías poden clasificarse en dous tipos: baterías de chumbo-ácido e baterías de ion-litio. As baterías de chumbo-ácido son máis baratas e máis ampliamente utilizadas, pero teñen menor densidade de enerxía, vida útil máis curta e requiren máis mantemento. As baterías de ion-litio son máis caras e menos comúns, pero teñen maior densidade de enerxía, vida útil máis longa e requiren menos mantemento.

• Interruptores: Conectan ou desconectan partes do sistema, como módulos solares, inversores e baterías. Poden ser manuais ou automáticos. Os interruptores manuais requiren operación humana, mentres que os automáticos funcionan baseados en condicións predefinidas ou sinais.

• Contadores: Son dispositivos que miden e mostran diversos parámetros do sistema, como tensión, corrente, potencia, enerxía, temperatura ou irradiación. Os contadores poden ser analóxicos ou dixitais, dependendo do tipo de visualización e precisión necesaria. Os contadores analóxicos usan agulhas ou marcadores para mostrar valores, mentres que os dixitais usan números ou gráficos para mostrar valores.

• Cables: Son cables que transmiten electricidade entre diferentes compoñentes do sistema. Os cables poden clasificarse en dous tipos: cables CC e cables CA. Os cables CC transportan corrente continua dende os módulos solares aos inversores ou baterías, mentres que os cables CA transportan corrente alternativa dende os inversores á rede ou cargas.

A parte de xeración inclúe módulos solares, estruturas de montaxe e inversores que producen electricidade a partir da luz solar.A parte de transmisión inclúe os cables, interruptores e contadores que transmiten electricidade dende a parte de xeración á parte de distribución.

A parte de distribución inclúe as baterías, controladores de carga e cargas que almacenan ou consumen electricidade.O seguinte diagrama mostra un exemplo de disposición dunha central fotovoltaica:

A operación dunha central fotovoltaica depende de varios factores, como as condicións meteorolóxicas, a demanda de carga e o estado da rede. Pero, unha operación típica consiste en tres modos principais: modo de carga, modo de descarga e modo de conexión á rede.

O modo de carga ocorre cando hai exceso de luz solar e baixa demanda. Neste modo, os módulos solares xeran máis electricidade do que se necesita. A electricidade extra carga as baterías a través dos controladores de carga.

O modo de descarga ocorre cando non hai luz solar ou hai alta demanda de carga. Neste modo, os módulos solares xeran menos electricidade do que se necesita polas cargas. A electricidade deficitaria é fornecida polas baterías a través dos inversores.

O modo de conexión á rede tamén pode ocorrer cando hai un corte na rede e é necesaria enerxía de apoio. Neste modo, os módulos solares xeran electricidade que pode ser usada polas cargas a través dos inversores.

Ventajas

• As centrais eléctricas solares usan enerxía renovable e limpa que non emite gases de efecto invernadero ou contaminantes.

• As centrais eléctricas solares poden reducir a dependencia dos combustibles fósiles e aumentar a seguridade e diversidade enerxética.

• As centrais eléctricas solares poden proporcionar electricidade en áreas remotas onde a conexión á rede non é factible ou fiable.

• As centrais eléctricas solares poden crear empregos locais e beneficios económicos para comunidades e rexións.

• As centrais eléctricas solares poden beneficiarse de diversos incentivos e políticas que apoian o desenvolvemento e a implementación de enerxía renovable.

Desvantaxes

• As centrais eléctricas solares requiren grandes áreas de terreo e poden ter impactos ambientais sobre a fauna, a flora e os recursos hídricos.

• As centrais eléctricas solares teñen custos iniciais de capital elevados e períodos de retorno longos comparados con as centrais eléctricas convencionais.

• As centrais eléctricas solares teñen factores de capacidade baixos e dependen das condicións meteorolóxicas e ciclos diurnos que afectan a súa produción e fiabilidade.

• As centrais eléctricas solares requiren sistemas de apoio ou almacenamento para asegurar un suministro continuo de electricidade durante períodos de pouca ou nula luz solar.

• As centrais eléctricas solares enfrentan desafíos técnicos como a integración na rede, interconexión, transmisión e distribución.