¿Qué tipos de sistemas de energía solar existen?

Los sistemas de energía solar se clasifican según cómo se conectan a la red pública y cómo se utiliza la electricidad. Hay cuatro tipos principales:sistemas conectados a la red, sistemas aislados, sistemas híbridos y sistemas de CC pura.

Los cuatro utilizan esencialmente los mismos paneles solares. La diferencia es si hay conexión a la red, si hay una batería y si la energía se suministra como CA o CC. Cuál es el adecuado para usted depende de si la red está disponible en el lugar donde se encuentra, del precio de la electricidad y del daño que causaría un corte de energía.
 

Aquí hay primero una comparación lado a lado, seguida de una mirada más cercana a cada tipo.
 

1. Sistemas solares conectados a la red: inyectar electricidad directamente a la red

como funciona

Durante el día, los paneles producen electricidad CC. Un inversor conectado a la red lo convierte en CA que coincide con la frecuencia y fase de la red. La energía suministra primero sus propias cargas y el excedente se vende a la red. Por la noche o en días nublados, cuando los paneles no pueden cubrir tu demanda, compras energía de la red. No hay batería involucrada.

en que consiste

Paneles solares y estructura de montaje:los paneles convierten la luz solar en electricidad y la estructura de montaje establece el ángulo de inclinación y la resistencia al viento.

Inversor conectado a la red:el corazón del sistema. Realiza seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT), convierte CC en CA y proporciona protección de interconexión de red.

Protección del lado CC:Cables de CC, interruptores de CC y una caja combinadora (los sistemas pequeños tipo cadena a menudo omiten la caja combinadora).

Caja de distribución de CA:Contiene disyuntores y un dispositivo de protección contra sobretensiones.

Metro:un medidor de generación o medidor bidireccional utilizado para liquidar la electricidad exportada a la red.

Protección contra rayos, puesta a tierra y monitorización:Estos mantienen el sistema seguro y le permiten verificar los datos de generación de forma remota.

donde cabe

Funciona mejor donde el uso de electricidad durante el día es alto y la red es estable: casas y villas autoconstruidas con espacio utilizable en el techo, y fábricas, almacenes, supermercados y escuelas que funcionan durante el día. Tiene la menor inversión y la estructura más sencilla, y es el tipo de mayor capacidad instalada a nivel mundial.

Ejemplos y recomendaciones

Casa rural de autoconstrucción:En aproximadamente 60 a 80 metros cuadrados de superficie de tejado se pueden instalar entre 8 y 10 kW. Elija un inversor string monofásico o trifásico. La generación anual depende de la luz solar local, por lo tanto, estímela utilizando datos de irradiación local.

Edificio de fábrica:un techo grande y una carga diurna elevada se adaptan a un sistema de 300 kW a 1 MW, utilizado principalmente para el autoconsumo y el excedente exportado a la red. La recuperación de la inversión suele ser más corta que en el caso de los sistemas residenciales.

Una cosa a tener en cuenta

Un sistema conectado a la red se apaga automáticamente cuando la red se cae (protección anti-isla). Eso significa que una casa con un sistema conectado a la red todavía no tiene energía durante un corte.
 

2. Sistemas solares fuera de la red: completamente independientes de la red

como funciona

La energía de los paneles carga la batería primero. Cuando las cargas consumen energía, la batería las suministra a través del inversor. El sistema es autónomo y no tiene conexión a la red pública.

en que consiste

Paneles solares y estructura de montaje.

Controlador de carga solar:Carga la batería y la protege, normalmente de tipo MPPT.

Banco de baterías:Se utilizan baterías de fosfato de hierro y litio, de plomo-carbono y de gel de plomo-ácido. La capacidad de la batería determina cuánto tiempo puede funcionar el sistema sin sol.

Inversor fuera de la red:convierte la energía CC de la batería en CA. Muchos productos combinan el controlador y el inversor en una sola unidad.

Equipos de distribución y protección.

Generador de respaldo (opcional):una fuente adicional durante períodos prolongados de tiempo nublado o lluvioso.

donde cabe

Lugares sin red, o donde conectarse a la red cuesta demasiado: islas, tierras de pastoreo, puestos fronterizos, casas de montaña, estaciones de investigación remotas y estaciones base de telecomunicaciones.

Ejemplos y recomendaciones

La casa del pastor:con un consumo diario de aproximadamente 5 a 8 kWh, una configuración de aproximadamente 3 kW de paneles, aproximadamente 10 kWh de almacenamiento de batería y una unidad todo en uno fuera de la red de 3 kW puede hacer funcionar un refrigerador, un televisor e iluminación. Escalonar el uso de electrodomésticos de alta potencia.

Consejo de tallas:Dimensione la batería según la cantidad de días nublados consecutivos que desee cubrir. Reserve de 2 a 3 días como regla general, y más cuando la luz del sol no sea confiable.

La mayor parte del costo de un sistema fuera de la red se destina a la batería. La vida útil de la batería tiene un gran efecto en el costo total, así que no juzgues sólo por el precio inicial.
 

3. Sistemas solares híbridos: almacenamiento conectado a la red más, con energía de red y respaldo

En la industria, este tipo se denomina más a menudosistema híbrido conectado a la red/fuera de la redo unsistema híbrido solar más almacenamiento. Agrega una batería a un sistema conectado a la red, para que pueda interactuar con la red y también suministrar energía por sí solo durante un corte.

como funciona

La generación diurna sirve primero a las cargas. El excedente de energía carga la batería y, una vez que está llena, el resto se exporta a la red. Por la noche las cargas se alimentan de la batería, y cuando la batería está baja, de la red. Cuando la red se cae, el sistema cambia al modo fuera de la red y sigue alimentando cargas críticas a través de su puerto de respaldo.

en que consiste

Paneles solares y estructura de montaje.

Inversor híbrido:Combina las funciones de un inversor conectado a la red y un inversor de batería en una sola unidad. Es el equipo clave que diferencia a este sistema de los dos anteriores.

Batería de almacenamiento de energía:Los sistemas residenciales actualmente dependen principalmente de fosfato de hierro y litio.

Medidor inteligente o transformador de corriente:Mide el consumo doméstico y la energía que fluye hacia y desde la red, que el sistema utiliza para decidir cuándo cargar y descargar.

Sistema de gestión de energía (EMS):establece estrategias operativas, como la carga y descarga según los precios de la electricidad en función del tiempo de uso.

Panel de carga de respaldo:Las cargas críticas, como el refrigerador, la iluminación y los equipos de red, están conectadas al puerto de respaldo.

donde cabe

Áreas con cortes frecuentes o red inestable

Lugares con una gran diferencia entre los precios de la electricidad en horas punta y valle, donde se puede cargar cuando la energía es barata y descargar cuando es cara

Usuarios sensibles a los cortes de energía: oficinas en el hogar, granjas ganaderas, cámaras frigoríficas y pequeñas clínicas.

Ejemplos y recomendaciones

Hogar de la villa:8 a 10 kW de paneles con 10 a 20 kWh de almacenamiento en batería. Conecte el refrigerador, la iluminación, el enrutador y algunos enchufes al puerto de respaldo. La posibilidad de incluir cargas pesadas, como aparatos de aire acondicionado, depende de la potencia de salida de respaldo del inversor.

Explotación ganadera:Instale un sistema conectado a la red con almacenamiento para que los equipos de ventilación, calefacción y agua potable sigan funcionando durante un apagón.

Un sistema híbrido cuesta más que uno conectado a la red. El dinero extra compra dos capacidades: energía de respaldo durante cortes y arbitraje de precios. Que valga la pena depende de la frecuencia con la que se produzcan cortes a nivel local y de su tarifa eléctrica.
 

4. Sistemas solares de CC pura: energía CC sin inversión

como funciona

La electricidad CC de los paneles no se convierte en CA. Va directamente a cargas de CC. Algunos sistemas incluyen batería y controlador, y otros no tienen batería alguna: cuando brilla el sol la carga funciona y cuando no se detiene.

en que consiste

Paneles solares

controlador CC(solo necesario en sistemas con batería)

Batería(opcional)

Cargas CC:Luces LED, bombas de agua de CC, ventiladores de CC, cámaras y equipos similares.

Sin inversor, la estructura es la más simple de las cuatro y hay un paso de conversión menos en el que se pierde energía.

donde cabe

Lugares donde la carga es CC, la potencia es pequeña y el equipo está disperso: farolas solares, luces de jardín, bombas de agua solares, riego agrícola, señales de tráfico y equipos de vigilancia, y pequeños dispositivos de comunicación.

Ejemplos y recomendaciones

Farola solar:una configuración común es un panel de unas pocas docenas de vatios, una batería de litio y un controlador. La luz se enciende automáticamente por la noche y no se necesita cableado.

Bomba de agua solar:Los paneles accionan una bomba de CC directamente. Cuanto más fuerte es la luz del sol durante el día, más agua se bombea a un tanque de almacenamiento para su uso posterior. Puedes prescindir de la batería y ahorrar un coste importante.

Sus límites son claros. No puede alimentar directamente electrodomésticos de CA domésticos comunes y el nivel de potencia no puede ser muy grande.

5. Cómo elegir entre los cuatro sistemas

Resuelva estas preguntas en orden:

¿Hay una rejilla?De lo contrario, elija CC fuera de la red o pura. Si es así, pase a la siguiente pregunta.

¿Cuánto dolería un apagón?Si es mucho, elija un sistema híbrido. Si no es mucho, elija conectado a la red.

¿Sus cargas son aparatos de CA o cargas de CC?Si solo necesita alimentar cargas de CC, como farolas o bombas, la CC pura es suficiente.

¿Cuál es tu presupuesto?Para la misma capacidad solar, la conexión a la red es la más barata. Los sistemas híbridos y fuera de la red aumentan el costo de las baterías.

Preguntas frecuentes

P: ¿Por qué un sistema conectado a la red no funciona durante un corte de energía?Porque el inversor tiene protección anti-isla. Si el sistema siguiera suministrando energía a una red inactiva, pondría en peligro a los trabajadores de servicios públicos que realizan las reparaciones, por lo que debe desconectarse automáticamente. Si desea energía durante los cortes, elija un sistema híbrido.

P: ¿Se puede convertir un sistema fuera de la red a un sistema híbrido más adelante?Sí, pero depende del equipamiento existente. Si el sistema original utiliza un inversor aislado de la red, normalmente hay que sustituirlo por un inversor híbrido. Los paneles y la estructura de montaje generalmente se pueden reutilizar.

P: ¿Un sistema de CC puro es más eficiente energéticamente que un sistema de CA?Pierde menos energía porque no hay paso de inversión, pero sólo si la carga ya es un dispositivo de CC. Comprar aparatos de CC sólo para ahorrar en pérdidas de conversión suele costar más de lo que ahorra.

P: ¿Qué tipo es el mejor valor para una casa?Si la red es estable y hay alguien en casa usando energía durante el día, la mejor opción es conectarse a la red. Si los cortes son frecuentes o la diferencia entre los precios pico y valle es grande, considere un sistema híbrido. La recuperación depende de los precios locales de la electricidad, las políticas de incentivos y su uso real, así que solicite un presupuesto a un instalador local calificado.