¿Cómo funciona una instalación fotovoltaica aislada?

Una instalación fotovoltaica aislada es aquella diseñada para funcionar fuera de la red eléctrica, en entornos rurales. No obstante, en caso que exista una red eléctrica, puede abastecerse de ella como respaldo o de forma continua (total o parcialmente).

¿Qué es una instalación fotovoltaica aislada?

Las instalaciones fotovoltaicas aisladas se abastecen de fuentes de energía solar fotovoltaica, u otros tipos como la eólica, para abastecer a un suministro eléctrico. Al ser estas fuentes de energía no gestionables (dependen de recursos naturales intermitentes), disponen de una batería de respaldo donde almacenar la energía. De esta forma es posible disponer de ella cuando sea necesario, incluso en momentos donde no siempre hace viento o sol.

En muchos casos, se recomienda que este tipo de instalaciones estén respaldadas. Pues como se ha dicho antes, dependen de fuentes de energía intermitentes que carecen de fiabilidad.

Generador eléctrico para instalaciones aisladas

• La forma más normal de respaldar las baterías de una instalación fotovoltaica aislada es mediante un generador eléctrico que funciona con gasolina o diésel. Aunque también es posible a través de alguna red eléctrica cercana.

• La misión de éstos generadores es, mientras están activos, suplir la necesidad instantánea del suministro, y a la vez cargar las baterías para ir generando un respaldo. Por éste motivo es de vital importancia dimensionar de forma adecuada el generador, pues ha de hacer frente a un doble consumo de forma eficaz.

• El arranque de este generador puede ser manual a demanda del usuario. Otra opción es la forma automatizada desde el sistema de control de la instalación, para que el suministro se mantenga automatizado sin intervención del usuario.

• En pequeñas potencias es usual encontrarnos con generadores de gasolina (más económicos y ligeros), y en grandes potencias o donde hay un uso muy intensivo generadores diésel (más caros pero más duraderos y de menor consumo de combustible).

Componentes de una instalación fotovoltaica aislada

Ya hemos presentado a los elementos de generación (paneles solares y grupos electrógenos) y los elementos de acumulación de energía (baterías). Ahora toca presentar a aquellos dispositivos que hacen que todo funcione y la energía fluya.

Aquí nos encontramos varios elementos.

Cargador Solar

Es un elemento que se conecta entre los paneles solares y las baterías. Permite que estas se carguen usando la energía disponible captada por los los paneles.

Dentro de ésta categoría nos encontramos dos tipos de cargadores solares:

• Cargadores PWM: Conectan el panel directamente a la batería y lo desconectan cuando ésta esta cargada completamente manteniendo un voltaje de mantenimiento. Son los más económicos pero requieren de que el panel sea compatible en voltaje con la batería que se conecta y son poco eficientes.

• Cargadores MPPT: Estos permiten acoplar al panel con la batería de forma que el anterior extraiga su máxima potencia disponible, y puede llegar a mejorar el rendimiento hasta un 30% con respecto a los anteriores en términos de energía. Sin embargo, su coste es obviamente superior aunque permiten conectar cualquier tipo de panel con las baterías sin importar los voltajes (salvo el propio rango de entrada definido en la ficha técnica del cargador MPPT).

Cargador eléctrico

Es el elemento que se conecta al generador eléctrico diésel/gasolina y que carga las baterías.

En el mercado existen cargadores eléctricos de multitud de marcas de forma separada.

Inversor

El inversor es un elemento que permite generar corriente alterna monofásica a tensión 230V. Y por tanto, establecer un suministro eléctrico estable al conectarse a una batería.

Dentro de ésta categoría encontramos un gran número de equipos muy diferentes y de potencias dispares, desde los 100W hasta los 10.000W. Lo importante es reconocer los tipos distintos y saber elegirlos.

• Inversor de onda modificada. Este genera una tensión 230V pero con mucha distorsión armónica y por tanto sólo son adecuados para bombillas, motores y cargas similares que no sean de tipo electrónico. Son más económicos y su uso no está recomendado para viviendas, sino más bien como uso de emergencia o puntual.

• Inversor de onda pura. Genera una tensión con una forma de onda muy similar a la que nos encontramos en la red eléctrica pública. Por tanto, son adecuados y compatibles con todos los aparatos eléctricos de corriente alterna. Es muy importante tener precaución especial con los motores, de forma que siempre el tamaño del inversor sea el doble o más que el tamaño del motor que se le pretenda conectar, pues si no pueden saltar por la perturbación que provoca el arranque brusco del motor.

• También nos encontramos con inversores que integran todas estas piezas en un solo equipo, de forma que es muy práctico de instalar y poner en marcha. La pega es que una avería en este equipo dejará inutilizada toda la instalación. Además, no es tan versátil ni configurable como una instalación por piezas separadas, pero sus buenos precios de venta han hecho que la mayoría de instalaciones domésticas hayan tomado este camino.

• Inversores híbridos. Recientemente han aparecido inversores híbridos con la eclosión de las instalaciones de autoconsumo. Es muy importante reseñar que este tipo de inversores no necesariamente son inversores de instalación aislada. Puesto que únicamente disponen de baterías para almacenar energía excedentaria y que pueda ser usada cuando no hay sol, pero funcionan en paralelo con la red eléctrica y cuando ésta se cae, ellos se apagan para no funcionar en isla.

Existen marcas que distribuimos en Varitech, como Luxpower o Goodwe que sí funcionan de una forma mixta. Estas disponen de una salida de backup de forma que pueden mantener el suministro en caso de apagón, al tener la capacidad de desconectar la red de Endesa de la vivienda y generar una red eléctrica propia y dedicada para la vivienda mientras dura el apagón, sirviéndose de las baterías existentes, y cargando con las placas solares existentes (en lo que denominamos modo offgrid).

Además de esto, permiten almacenar excedentes, inyectarlos a la red cuando las baterías están plenamente cargadas, como cualquier inversor híbrido. Como hemos dicho, son inversores peculiares pero muy polivalentes. Pero no los recomendamos para aislada puesto que si no hay red, hay mejores soluciones aún en el mercado como inversores expresamente dedicados para cuando no hay red, que incluso tienen un sistema de control integrado para arrancar el generador cuando queda poca batería. Hablamos de los inversores voltronics que distribuimos en Varitech.

Instalaciones aisladas de alta potencia

Por último, existe una categoría de instalaciones aisladas que son las de alta potencia (>5kW) que no se tratan de la forma que se han explicado antes y se deben abordar con otra tecnología existente en el mercado y de la cual somos especialistas en Varitech, con muchos casos de éxito, que se denomina “AC-Coupling”. Esta es válida para doméstica y para industrial, pero tendremos que hablar de ella en una próxima entrega, puesto que su funcionamiento, diseño y consideraciones son totalmente diferentes.

En Varitech te ofrecemos soluciones personalizadas. Contacta con nosotros y te asesoraremos sobre el tipo de instalación fotovoltaica que mejor se adapta a tus necesidades.

Somos especialistas en instalaciones fotovoltaicas aisladas en Granada.