EDUCACIÓN SOLAR

Para facilitar los conceptos que rodean a los sistemas fotovoltaicos y su tecnología, es necesario hacer un pequeño repaso por los siguientes términos:

Voltaje

Magnitud física que describe la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Su unidad de medida es el Voltios [V]. Su equivalencia es la presión del agua.

Corriente

Es el flujo de electrones por unidad de tiempo en un material conductor. Su unidad es el Amperio [A]. Su equivalencia es la cantidad de agua

Resistencia

Es la oposición de los electrones a fluir en el interior de un material conductor. También es la relación entre el voltaje y la corriente de un flujo electrones. Este relación se conoce como la ley de Ohm:

R=\frac{V}{I}Su unidad es el Ohmio [Ω]

Potencia

Es la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un intervalo especifico de tiempo. También es la relación es el producto del voltaje y la corriente: P=V*I

Su unidad  de medición es el vatio o Watt [W].

Energía Eléctrica

Es la forma de energía que resulta de la existencia de un voltaje entre dos puntos el cual genera un flujo de electrones o corriente eléctrica. La energía eléctrica al transformarse en otras formas como la mecánica puede generar trabajo útil. Su unidad de medición en el área de sistemas solares es el Watt-hora [Wh].

Sistemas Solares

Son sistemas que utilizan la energía proveniente del sol y la transforman en electricidad útil. Consiste de un arreglo de paneles solares y otros componentes como inversores, controladores de carga, baterías y unidades de acondicionamiento que modifican la corriente de entrada de acuerdo a las necesidades de cada cliente. Existen tres tipos de sistemas solares comunes:

Sistemas Independientes

Son sistemas que se instalan en sitios remotos donde no existe interconexión con la red pública. Por lo general, deben satisfacer toda la demanda eléctrica del cliente y poseen un sistema de almacenamiento como un banco de baterías.

Sistemas Integrados a la Red

Se instalan para satisfacer una fracción de la demanda de electricidad del cliente y ya que no requieren sistemas de almacenamiento, su costo es menor y su instalación es más sencilla. 

Sistemas Hibridos

Poseen una o más fuentes de energía dimensionadas para satisfacer los requerimientos del cliente. Además de los paneles solares, se implementan tecnologías como las turbinas eólicas, turbinas de gas, biomasa o la energía mareomotriz. 

Paneles Solares

Los paneles solares son dispositivos semiconductores que transforman la radiación solar en corriente directa por el fenómeno conocido como efecto fotovoltaico. Estos equipos poseen una relación de energía de salida sobre energía de entrada o eficiencia en un rango de 11% a 18% dependiendo del arreglo cristalino de las células solares. Existen distintos tipos de arreglos celulares que influyen en el desempeño y la eficiencia del panel:

Panel

Células mono-cristalinas

Se componen de un solo cristal de alta pureza en forma de lingote y poseen un eficiencia de aproximadamente 15%-18%. Debido la complejidad de su producción, los sistemas con paneles mono-cristalinos son los de mayor costo en el mercado. Costo aproximado: US$ 300-400

Células poli-cristalinas

Poseen un conjunto de cristales generados a partir de la fundición del silicio. Si bien la eficiencia de los paneles con este tipo de células es menor (11%-15%) que las mono-cristalinas, su costo también se reduce sustancialmente. Debido a que su producción requiere una menor complejidad, son una opción económicamente atractiva en comparación a los paneles mono-cristalinos. Costo aproximado: US$ 200-300

Cintas

Son arreglos amorfos manufacturados en largas cintas las cuales se seccionan y se acomodan en forma de lingotes. Este tipo de células poseen la menor eficiencia (11%-13%) pero son mucho más fáciles de producir por lo que su costo es el menor de los tres tipos. Costo aproximado: US$ 120-200.

En general cualquier sistema solar posee más de un panel para lograr la potencia requerida. Dependiendo del arreglo que tengan, el voltaje o la corriente aumentará al igual que lo hará la potencia:

  • Paneles en paralelo: Aumentan la corriente sin alterar el voltaje de circuito abierto.
  • Paneles en serie: Este arreglo aumenta el voltaje de circuito abierto sin alterar la corriente de cortocircuito

En el siguiente ejemplo se muestra como aumenta el V_O_C<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />  del sistema con 4 celdas conectadas en serie y como al mismo tiempo se aumenta su I_S_C<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />  con 3 filas de celdas conectadas en paralelo.

Curvas I-V

La curva de corriente-voltaje es la representación de todos los valores a los que opera un panel solar. Posee una forma de curva descendente a medida que el voltaje aumenta y la corriente del sistema disminuye.  Es importante conocer los parámetros de la curva para cuantificar correctamente la energía que será entregada de los paneles al sistema eléctrico. (Dunlop, 2012).

Curva I-V

  • Voltaje de circuito abierto: (V_O_C )Es el máximo voltaje que un panel un arreglo puede entregar sin la presencia de corriente o con un valor de resistencia infinita.
  • Corriente de cortocircuito : (I_S_C) Máximo valor de corriente que puede entregar el sistema cuando no existe la presencia de voltaje en el sistema o cuando no  hay presencia de resistencias que impidan el flujo de electrones.
  • Punto de máxima potencia : (P_m_p)Es el punto de la curva que señala el valor de voltaje y corriente   que entregan la mayor cantidad de energía al sistema.

P_m_p=V_m_p*I_m_p[W]

  • Fill Factor :  (FF)Relación entre el punto máximo de potencia y el producto del voltaje en circuito abierto y la corriente de corto circuito bajo una irradiancia específica. Representa la calidad de desempeño del panel solar.

FF=\frac{P_m_p}{I_s_c*V_o_c}[%]<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />

  • Eficiencia del Panel : Es la relación de la potencia de entrada generada por la irradiancia solar y la potencia de salida generada por el voltaje y la corriente en el máximo punto de potencia:

\eta=\frac{E*Area}{P_m_p}[%]<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />

  • Coeficientes de temperatura: Son los cambios de voltaje, corriente y potencia debido a cambios de temperatura en el medio ambiente.

Radiación e Irradiancia

Irradiancia

La irradiancia es la potencia generada por las emisiones de radiación solar o el flujo de energía por unidad de tiempo y área. Se utiliza en el diseño de sistemas solares como una condición de entrada para evaluar el desempeño de un sistema solar y posee las siguientes unidades: E=\left [\frac{W}{m^2}\right ]<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> La irradiancia se mide utilizando un piranómetro el cual consiste de un sensor que mide hemisféricamente las emisiones solares directas o difusas en el lugar de medición.

Piranometro
pirheliometro

Radiación

Son las emisiones electromagnéticas generadas por el Sol las cuales pueden ser directas o difusas. A diferencia de la irradiancia (potencia), la radiación es una magnitud de energía por unidad de área: <br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> H=E*t \left [\frac{Wh}{m^2}\right ] Para ciertos casos es necesario solo medir la radiación directa por medio de un pirheliómetro. Es instrumento consiste de un sensor en forma cilindro el cual debe apuntarse directamente al sol para obtener una medición correcta.

En Colombia debido a la variedad de climas, terrenos y altitudes, existe un amplio rango de niveles de radiación a través del territorio nacional. A continuación se muestra el mapa de radiación promedio anual desarrollado por la Unidad de Planeación Minero Energética con los rangos de radiación en las principales ciudades del país.

Con esta tabla es posible calcular la generación aproximada de energía dependiendo de la ciudad donde se instale el sistema de paneles:

<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> Generacion= (Radiacion) (P_m_p_P_a_n_e_l)(#_p_a_n_e_l_e_s)(Perdidas[%])

Radiación en Colombia

CiudadRadiación Solar Promedio Anual (kWh/m^2)
Arauca5.5-6.0
Armenia4.0-4.5
Barranquilla5.5-6.0
Bogotá3.5-4.0
Bucaramanga3.5-4.0
Cali4.5-5.0
Cartagena5.0-5.5
Cúcuta4.0-4.5
Florencia4.0-4.5
Ibagu‚é3.5-4.0
Leticia4.0-4.5
Manizales4.0-4.5
Medellín4.0-4.5
Mitú4.0-4.5
Mocoa3.0-3.5
Montería5.0-5.5
Neiva4.5-5.0
Pasto4.0-4.5
Pereira4.0-4.5
Popayán4.0-4.5
Puerto Carreño5.0-5.5
Puerto Inírida4.0-4.5
Quibdó3.5-4.0
Riohacha5.5-6.0
San Andres5.0-5.5
San José del Guaviare4.0-4.5
Santa Marta5.5-6.0
Sincelejo5.0-5.5
Tunja5.0-5.5
Valledupar5.5-6.0
Villavicencio5.0-5.5
Yopal4.0-4.5

Mapa Radiación en Colombia

Map rad col

Temperaturas en Colombia

El territorio nacional colombiano al estar ubicado en la zona ecuatorial del mundo, posee una temperatura constante la mayor parte del año. Por la anterior razón es de suma importancia para el diseño y dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos tomar en cuenta cómo afecta la temperatura el desempeño de sus componentes.

Paneles Solares

Cuando las celdas operan a altas temperaturas, su voltaje se reduce significativamente reduciendo también su eficiencia. La curva de desempeño de la celda muestra este comportamiento:

Baterías

Es importante conocer a que temperatura trabajará el banco de baterías ya que dependiendo de su valor, la capacidad o cantidad de energía que el banco puede almacenar aumenta o reduce su valor. A medida que la temperatura aumenta, la capacidad también aumenta por lo que se recomienda mantener las baterías en recintos cerrados con una temperatura mayor de 20°C.

Accesorios de Conexión

Es prioritario que al seleccionar los accesorios de conexión como el cableado, se tenga conocimiento sobre como la temperatura afecta la máxima cantidad de corriente que puede transmitir. Entre mayor sea la temperatura, mayor deberá ser el diámetro del cable para no sufrir daños y evitar riesgos de incendios.

En la siguiente tabla se muestran los valores de temperaturas mínimas, promedio y máximas para cada ciudad del territorio colombiano.

Temperaturas en Colombia

CiudadTemperatura Máxima (°C)Temperatura Promedio Anual (°C)Temperatura Mínima (°C)
Arauca4026.815
Armenia3621.810
Barranquilla3627.120
Bogotá3014.4-7.1
Bucaramanga34.222.613.4
Cali37.424.613.8
Cartagena4027.714
Cúcuta42.525.516
Florencia39.426.115
Ibagué3220.211
Leticia14.325.839
Manizales2916.38
Medellín3821.57.4
Mitú34.625.916.1
Mocoa36.524.612.2
Montería38.727.410.2
Neiva36.625.612
Pasto27.212.41.8
Pereira3923.410.8
Popayán3318.76
Puerto Carreño4028.118
Puerto Inirida39.626.316.4
Quibdo38.226.812.8
Riohacha39.827.417
San Andres35.227.717.8
San Jose del Guaviare3925.613.4
Santa Marta38.229.114
Sincelejo39.826.615.8
Tunja25.512.9-1.1
Valledupar4229.416.8
Villavicencio39.525.615
Yopal3926.711.7

Baterías

Las baterías son una colección de celdas electroquímicas conectadas para producir un voltaje deseado. En los sistemas independientes fotovoltaicos tienen la función de alimentar la demanda eléctrica en las horas de baja o nula radiación solar a partir de energía recolectada durante el día.  Sin importar la clase de batería, todas poseen las siguientes especificaciones:

  • Capacidad: Medida de la cantidad de energía que la batería puede almacenar. Se expresa en amperios-hora o Watts-hora .
  • Descarga: Esta magnitud se denomina como de acuerdo a la fracción de la capacidad total que se descargue la batería por hora. Poseen un coeficiente conocido como descarga máxima permitida  el cual especifica el máximo porcentaje que la batería puede entregar de su capacidad.
  • Carga: Es importante tener en cuenta que al momento de cargarse, la batería debe tener un menor voltaje que el arreglo solar y de esta manera favorecer la diferencia de potencial entre los dos componentes.
  • Gravedad específica o densidad relativa: Es la relación entre la densidad del electrolito y densidad del agua:

<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> \rho_r=\frac{\rho_e}{\rho_H_2_O}

Para una de batería plomo ácido o gel, su gravedad específica debe encontrarse entre 1.25 y 1.28.

En la instalación de sistemas fotovoltaicos, existe una amplia variedad de baterías pero los más comunes son las litadas a continuación:

Baterías Plomo Ácido Líquidas

Son el tipo más común en la implementación de sistemas solares independientes. Poseen placas hechas a partir plomo sumergidas en ácido sulfúrico el cual actúa como electrolito. Tienen por lo general una alta capacidad pero requieren de un mantenimiento constante y no toleran altas temperaturas ambiente.

Baterías Plomo Ácido de Gel

Se componen de un gel electrolítico hecho a partir de dióxido de silicio. Debido a que están selladas de fábrica y no poseen fluidos propensos a derramarse, son óptimas para transportarse fácilmente en sistemas no estacionarios. También son ideales para mantenimiento ya que no requieren mantenimiento. Sin embargo, no soportan las sobrecargas excesivas ya que no son posibles de reparar por su sellado.

Baterías de Ion Litio

Emplean como electrolito, sales de litio para generar las reacciones químicas entre el cátodo y el ánodo. Son livianas, poseen alta capacidad energética y no sufren daños cuando se presenta una descarga completa. Pero tienen como desventajas, una rápida degradación, no toleran altas temperaturas, son costosas y no tienen una duración tan prolongada como otros tipos de baterías.

Al igual que los paneles solares, las baterías para satisfacer los requerimientos del usuario se conectan en arreglos en paralelo o en serie:

  • Baterías en serie: Aumentan el voltaje del banco de baterías pero no afecta la intensidad o corriente del sistema.
  • Baterías en paralelo: Aumentan la corriente del sistema pero su voltaje no se ve afectado.

Inversores

Dispositivo que convierte corriente directa (DC) proveniente de un montaje solar en corriente alterna (AC) la cual es el tipo que la mayoría de equipos electrónicos utiliza. Poseen la ventaja de transformar la señal directa en distintas formas y fases (Sinusoidal, cuadrada o cuadrada modificada) según los requerimientos del cliente pero no transfieren en un 100% la carga eléctrica (90-99% de eficiencia).

La instalación depende del tipo de sistema que se diseñe. Si es independiente, el inversor se conecta directo a la salida del banco de baterías o el controlador y a la entrada del panel de distribución eléctrico. La magnitud de la corriente en estos sistemas depende del voltaje de las baterías el cual debe ser igual al voltaje mínimo del inversor:

 <br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> I_i_n_v_e_r_s_o_r_e_n_t_r_a_d_a=\frac{P_A_C}{V_m_i_n*\eta_i_n_v}[A]

donde

<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> {P_A_C}: Potencia nominal del inversor [W]

<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> V_m_i_n : Voltaje mínimo de operación de las baterías [V]

En los sistemas integrados a la red, los inversores se conectan directamente a la salida de los paneles solares con el mismo valor de corriente y a la entrada de la caja de distribución.

ABB String Inverter

Los inversores se clasifican por el tipo y el tamaño de la aplicación donde se instalen y de acuerdo a su clasificación, poseen cualidades que mejoran el desempeño del sistema.

Inversores de módulos múltiples

Operan de 200 W a 300 W y poseen la ventaja de operar varios sistemas fotovoltaicos independientes en paralelo mediante sus micros inversores.

Inversores de linea (String Inverters)

Manejan potencias de 1 kW a 12 kW y se instalan en residencias o centros comerciales menores.

Inversores de Centrales

Manejan potencias de 30 kW a 500 kW y pueden transformar la corriente en una o tres fases dependiendo de la necesidad. Son óptimos para montajes de una sola línea de conexión y con módulos de la misma especificación.

Inversores de Mayor Escala

Manejan potencias de 500 kW  a 1 MW o mayores. Se utilizan en plantas eléctricas y pueden distribuir corrientes con voltajes de hasta 40 kV. Como ventaja poseen mayor eficiencia que los inversores de menor tamaño y requieren menos sistemas de protección para las interconexiones del sistema.

Controladores de Carga

Los controladores de carga son dispositivos encargados de regular la carga eléctrica de la batería proveniente de una fuente DC. Ayudan a mantener la máxima carga posible en las baterías protegiéndolas de sobrecargas y sobredescarga y otros fenómenos dañinos. Dependiendo de los tiempos requeridos para acumular energía, la aplicación y el tipo de batería, los controladores pueden regular la carga en una sola fase o en múltiples fases. El controlador de carga siempre debe estar conectado entre el arreglo de celdas solares y el banco de baterías de manera que el banco se encuentre protegido al recibir energía de la fuente.

Controlador de carga

Los cargadores se clasifican de acuerdo a la manera en que regulan la corriente hacia la batería:

Controladores de Derivación

Este tipo de controlador limita la corriente que llega a la batería generando por medio de su algoritmo, un cortocircuito en la conexión de los paneles. En otras palabras, traslada el punto de operación al valor de la corriente de cortocircuito(<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> I_s_c)

Controladores de Serie

A diferencia de los de derivación, los controladores de serie aumentan la resistencia de las celdas llevándolos al punto de la curva I-V que se acerca al voltaje de circuito abierto (<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> V_o_c)

Controladores Híbridos

Tienen la capacidad de controlar más de una fuente de energía eléctrica como una turbina o un generador además del sistema solar.

El controlador puede proteger los picos de entrega de electricidad mediante dos procesos:

Protección de la Sobrecarga

Durante largos periodos de aislamiento la energía producida puede exceder la demanda de consumo eléctrico de manera que la sobrecarga es una condición donde una batería completamente cargada sigue recibiendo energía. En estos casos, el controlador protege las baterías al interrumpir su transferencia desde la fuente.

Protección de la Descarga Absoluta

En los periodos donde existe una demanda excesiva de electricidad, la fuente puede no producir suficiente energía para cargar correctamente las baterías. En estos casos el controlador se encarga de desconectar la red de consumo de la fuente de energía eléctrica y así evitar descargas que ocasionen el deterioro de las baterías.

Cableado

El cableado y los conectores eléctricos varían de acuerdo a las condiciones de cada sistema de paneles solares.  Se clasifican por los números AWG (American Wire Gauge). Entre mayor es el número, menor será el diámetro del conductor. Por regla, la  ampacidad o máxima corriente que el conductor puede resistir debe ser como mínimo un 156%  de la corriente generada por el sistema solar.

Capacidades por Nùmero AWG y Tipo de Aislamiento

Tipo de AislamientoTW,UFRHW, THHW, THW,THWN,XHHW,USE,ZWTBS,SA,SIS,FEP,FEPB,MI,RHH,RHW-2,THHN,THHW,THW-2,THWN-2,USE-2,XHH,XHHW-2,ZW-2
Los valores de las capacididades se encuentran en Amperios (A)
AWG60 C75 C90 C
18--14
16--18
14152025
12202530
10303540
8405055
6556575
4708595
385100115
29511130
1110130145
0 (1/0)125150170
00 (2/0)145175195
000 (3/0)165200225
0000 (4/0)195230260

El aislamiento del cableado también es de suma importancia ya que según su clasificación define tres especificaciones del conductor: máxima temperatura de operación, resistencia a los distintos tipos de fenómenos abrasivos en el medio ambiente y el lugar óptimo de instalación de los cables.  La siguiente tabla muestra una serie de referencia y sus aplicaciones recomendadas:

Aplicaciones por Especificaciòn

Resistencias Ambientales RequeridasNumero de conductoresInstalaciónTipo de aislamiento recomendado
AplicaciónHumedadRayos Solares>90°CFuegoSimpleMultipleExpuestaEn Tubería
Interconexión de los panelesxxxxxUSE-2, Cableado del Panel
Conexión de los paneles con otros SistemasxxxxUSE-2, XHHW-2, RHW-2, THWN-2
Cableado en interioresxxxTHHN, THW, RHW,XHHW, RH
xxxNM,NMB, UF
Cableado en exterioresxxxUSE, RHW, THW

Dimensionamiento de Sistemas Fotovoltaicos

Antes de iniciar con los cálculos de dimensionamiento,  es necesario conocer y aprender a leer una tabla de especificaciones un panel solar.

Datasheet de un Panel Solar

Datasheet solarPanel UPSolar Ref: M-250P

En general las especificaciones del panel entregan información valores y la curva I-V de su desempeño a distintas irradiancias, sus especificaciones físicas, el tipo de componentes y los coeficientes de cambio por temperatura.

Características Eléctricas

Se especifican los valores de corriente, voltaje y potencia en el punto de máxima potencia así como el voltaje en circuito abierto y la corriente en corto circuito. También se muestra la eficiencia del panel, el máximo voltaje permitido y el tipo de fusibles a instalar. Todos estos valores se encuentran en condiciones estándares de ensayo (STC) a una irradiancia de  1000 W/m^2.

Curvas IV

Si el lugar en el que se instala el panel hay una irradiancia menor a la especificada por la STC, se utilizan las curvas IV para encontrar los valores potencia, voltaje y corriente a la irradiancia deseada. Si no existe la curva, se prosigue a utilizar las siguientes expresiones:

<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> I_S_C_2=I_S_C_1\left (\frac{E_2}{E_1} \right )<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />

<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> I_m_p_2=I_m_p_1\left (\frac{E_2}{E_1} \right )<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />

<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> P_m_p_2=P_m_p_1\left (\frac{E_2}{E_1} \right )<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />

Especificaciones Físicas

Entregan la información del tipo de material, las dimensiones y el peso del panel.

Componentes y Partes Mecánicas

Especificaciones de los accesorios, cables y demás componentes que no sean las células solares. También se especifican las temperaturas de operación, y la resistencia mecánica del panel bajo compresión e impacto.
Con los datos de la especificación del panel y con la hoja de cálculo, es posible generar un dimensionamiento para sistemas integrados a la red.