Panel solar, módulo fotovoltaico ¿Cuál es la forma correcta?

Te contamos cuales son las definiciones correctas para los principales conceptos en energía solar fotovoltaica

Cuando los interesados en energía solar fotovoltaica empiezan a consultar y averiguar más sobre el tema, siempre van a encontrarse con varias palabras, conceptos, reglas y definiciones que, al ser una tecnología novedosa con pocos años de experiencia en países como Colombia, resulta en un entramado de palabras nuevas que pueden llegar a confundir a los interesados a todo nivel, ya sea porque nunca han sido escuchadas, apuntan a referencias equivocadas o simplemente al hacer similitud con los temas que se conocen, resulta en conceptos totalmente diferentes.

Pensando en esta situación en este artículo vamos a revisar algunas de las principales definiciones que se utilizan en los sistemas solares fotovoltaicos y que se encuentran disponibles en la norma NTC 2050 sección 690, mostrando la definición original, una interpretación, algunos ejemplos e imágenes ilustrativas donde quizá puedas ver que algunas palabras que comúnmente escuchas significan algo distinto.

Arreglo (array): “Conjunto mecánicamente integrado de módulos o paneles con una estructura y bases de soporte, sistemas de orientación y otros componentes, según se necesite para formar una unidad de generación de energía eléctrica de corriente continua o corriente alterna.”

Esta definición corresponde al grupo de módulos FV en diferentes tipos de conexiones (serie, paralelo de series o combinación de las dos) y un sitio de instalación común que comparta las mismas condiciones mecánicas y físicas para todos los módulos, es decir, que tengan relativamente la misma orientación, la misma disposición, etc., que en grupo constituyen una unidad de generación eléctrica de energía solar fotovoltaica.

Celda solar (solar cell): “Dispositivo fotovoltaico básico que genera electricidad cuando se expone a la luz.”

Aquí encontramos el primer componente que causa confusión, ¿panel, módulo o celda solar? Resulta que la celda solar es la unidad más pequeña de superficie fotovoltaica que se puede encontrar en un sistema de este tipo. Son las pequeñas y frágiles obleas de material semiconductor que generan electricidad al ser expuestas a la luz. La conexión de muchas de estas celdas compone un módulo fotovoltaico. En la figura se puede ver resaltada una celda solar de silicio policristalino.

Fuente fotovoltaica de alimentación (photovoltaic power source): “Arreglo o agregado de arreglos que genera energía de corriente continua a la tensión y corriente del sistema.”

Aquí vale la pena recordar que un arreglo fotovoltaico identifica a un grupo de módulos con una situación de instalación y características mecánicas comunes, no obstante, puede haber en el mismo techo de una casa varios módulos fotovoltaicos, pero con distintas condiciones de instalación, por tanto, corresponderían a otros arreglos FV. El agrupamiento de estos diferentes tipos de arreglos para conformar un solo sistema de generación fotovoltaica corresponde a una fuente fotovoltaica de alimentación, donde posteriormente se deben hacer las respectivas consideraciones técnicas para acondicionar la energía producida por cada arreglo independiente y hacer la respectiva conexión al sistema general.

Inversor (Inverter): “Equipo que se utiliza para cambiar el nivel de tensión, la forma de onda o ambas, de la energía eléctrica. En general un inversor… es un dispositivo que cambia una entrada de corriente continua en una salida de corriente alterna. Los inversores también pueden funcionar como cargadores de baterías que emplean la corriente alterna de otra fuente y la convierten en corriente continua para cargar las baterías.”

Esta definición parece bastante clara, el inversor corresponde al equipo que transforma las señales de energía en corriente continua “C.C.” o en inglés “D.C”. que generan los módulos fotovoltaicos y las baterías en señales de corriente alterna “C.A.” o en inglés “A.C.”, normalmente señales sinusoidales de 60 Hz que se encuentran en las redes de transmisión y distribución convencionales, además de ser el tipo de energía que admiten la mayoría de los electrodomésticos o consumidores de energía a nivel doméstico y residencial. Cabe resaltar que este equipo también se encarga de ajustar el nivel de tensión, es decir, no solo cambiar la forma de la señal, sino también su amplitud, para que sea acorde al sistema se conexión que se tenga disponible.

Estos equipos han tenido bastante desarrollo en los últimos años, permitiendo disponer desde pequeños inversores para conectar a las cigarreras de los vehículos de normalmente disponen de 12 V en C.C. para obtener una salida de 120 V en C.A. hasta inversores de gran envergadura que pueden centralizar la producción de energía solar de pequeños parques fotovoltaicos, teniendo disponibles en su interior varios sistemas para seguimiento de la potencia máxima de los módulos e inclusive módulos embebidos para controlar la carga de baterías. Adicionalmente, algunos incluyen sistemas de medición y comunicación para hacer seguimiento a la producción de energía en todo momento.

Módulo (Module): “Unidad completa protegida ambientalmente, que consta de celdas solares, óptica y otros componentes, sin incluir los sistemas de orientación, diseñada para generar energía de corriente continua cuando es expuesta a la luz solar.”

Este es quizá el concepto más utilizado al hablar sobre energía solar fotovoltaica, pero se nombra de muchas formas erradas: celda solar, panel solar, celda fotovoltaica, célula solar, etc. La definición correcta para el conjunto de celdas solares interconectadas y encapsuladas en un armazón de protección (posiblemente marco de aluminio) y un conjunto óptico (posiblemente vidrio o un polímero transparente), además de conductores, terminales, diodos y demás, es módulo fotovoltaico. Su función es poder generar energía solar de forma práctica y segura, permitiendo la unión de varias unidades similares, para lograr mayores resultados de generación. Corresponde a una parte fundamental de los sistemas solares fotovoltaicos, han experimentado un impresionante avance tecnológico, lo cual ha revolucionado los métodos de fabricación y reducido los costos, permitiendo disponer de una gran variedad de tecnologías, modelos, calidades, etc.

Módulo de corriente alterna (módulo fotovoltaico de corriente alterna) (alternating-current (ac) module (alternating-current photovoltaic module)): “Unidad completa protegida ambientalmente, que consta de celdas solares, óptica, inversor y otros componentes, sin incluir los de sistemas de orientación, diseñada para generar energía de C.A. al exponerse a la luz solar.”

Esta definición puede ser un poco confusa, teniendo en cuenta que los módulos fotovoltaicos generan electricidad en C.C., no obstante, este concepto hace referencia a la conexión de algunos equipos electrónicos novedosos adicionales al módulo FV para poder transformar la señal a corriente alterna, en este caso se hace referencia a los microinversores, pequeños circuitos electrónicos que permiten hacer la transformación de C.C./C.A. inmediatamente en la salida de uno o algunos pocos módulos FV, realizando la suma de flujos de energía en C.A. más adelante al sincronizar muchos de estos dispositivos en barrajes de C.A. Esta metodología permite hacer un seguimiento de la máxima potencia de los módulos de manera unitaria, buscando aumentar el desempeño de cada módulo FV independientemente de las condiciones de los demás.

Panel (panel): “Grupo de módulos unidos mecánicamente sujetos, cableados y diseñados para proporcionar una unidad instalable en sitio.”

Esta es posiblemente la palabra más usada de forma errónea en el campo de la energía solar fotovoltaica, suele confundirse panel solar con módulo fotovoltaico en una infinidad de situaciones. Tal como dice la definición estricta de la norma de referencia, un panel corresponde a un grupo de módulos fotovoltaicos conectados generalmente en serie que junto a otros grupos similares forman arreglos y en mayor concentración fuentes fotovoltaicas de alimentación. En inglés a los paneles se les conoce como “Strings”.

Sistema autónomo (stand-alone system): “Sistema solar fotovoltaico que suministra energía eléctrica independientemente de una red de generación y distribución de energía eléctrica.”

Hay varios sinónimos para este tipo de sistemas, tales como, sistemas FV Off-Grid o también sistemas FV aislados de la red. Constituyen aquellos sistemas de generación fotovoltaica que funcionan totalmente desconectados de una red de distribución de energía eléctrica convencional ya sea de manera voluntaria o por la ausencia de este tipo de redes en la zona de instalación. Este tipo de sistemas fotovoltaicos son de gran importancia para países como Colombia, donde debido a su complicada geografía y su excesiva centralización, alrededor del 66% del territorio Nacional, incluyendo 17 departamentos, 5 ciudades capitales, 54 cabeceras municipales y 1.262 localidades pertenecen a Zonas No Interconectadas, según el reporte investigativo del año 2020 ESTADO DE LA COBERTURA ELÉCTRICA Y LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS EN LA REGIÓN CENTRAL publicado en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Por tal motivo, la generación de energía eléctrica mediante fuentes de energías renovables no convencionales como la energía solar FV, constituyen una importante alternativa que puede atender el suministro de energía eléctrica para estas poblaciones, otorgando confiabilidad del servicio, precios asequibles y soluciones ambientalmente sostenibles que puedan sustituir las plantas de generación Diesel.

Sistema interactivo (interactive system): “Sistema FV que funciona en paralelo con una red de generación y distribución de energía eléctrica, a la que puede alimentar.”

Igualmente, esta definición tiene varios sinónimos tales como sistemas FV conectados a la red o sistemas FV On-Grid, básicamente representa la integración o conexión del sistema de generación fotovoltaica a una red de distribución eléctrica convencional, ya sea para recibir energía constantemente de la red y suplir la totalidad del consumo eléctrico de las cargas del sistema, para inyectar energía excedente a la red que no se consume en su totalidad en el circuito interno que alimenta el sistema FV o para la entrega total de la producción energética del sistema fotovoltaico a la red, cuando en el propio circuito del sistema FV no existe un grupo de consumidores representativo. La conexión a la red permite aumentar la confiabilidad del suministro eléctrico en un sistema FV, ya que en caso de falla del sistema FV o en las noches cuando los módulos FV no pueden generar electricidad, se asegura el suministro de electricidad desde la red existente. También puede pensarse en la posibilidad de vender excedentes de energía a la red o hacer permutas de energía con cantidades que se consumen o generan en ambos sentidos en diferentes franjas horarias. Esto último ha tenido gran avance mediante regulaciones y reglamentaciones de la CREG y el impulso de instituciones gubernamentales a la implementación de fuentes de energías renovables no convencionales.

Esperamos que con estas pocas definiciones puedas orientar mucho más tu estudio de la energía solar fotovoltaica, aún falta mucho más por conocer, sigue visitando nuestro sitio, lee nuestros demás artículos y enterándote cada vez más de como se mueve el mundo de la energía solar.