Una instal·lació solar fotovoltaica és un conjunt d‟elements que tenen el propòsit de produir electricitat a partir de l‟energia solar. És un tipus denergia renovable que capta la radiació solar a través de plaques fotovoltaiques.
Les parts d'un sistema fotovoltaic varia lleugerament depenent de si són instal·lacions fotovoltaiques connectades a la xarxa o són sistemes aïllats.
A les instal·lacions aïllades, es pot emmagatzemar l'energia generada utilitzant bateries solars i reguladors de càrrega. En el cas de les instal·lacions connectades a la xarxa, l'electricitat generada se subministra a la xarxa elèctrica general per distribuir-la.
Els elements principals d'una instal·lació solar fotovoltaica són:
1. Panells solars fotovoltaics
El panell solar fotovoltaic és l‟element captador de la radiació solar il‟encarregat de transformar l‟energia solar en electricitat mitjançant l‟efecte fotovoltaic. Aquest tipus de plaques solars estan compostes d'uns petits elements anomenats cèl·lules fotovoltaiques.
Les cèl·lules fotovoltaiques estan encapsulades en dues capes entre una làmina frontal de vidre i una capa posterior d'un polímer termoplàstic o una altra làmina de vidre. La làmina de vidre s'utilitza quan es vol obtenir mòduls amb algun grau de transparència.
Aquest conjunt d'elements s'emmarca habitualment en una estructura d'alumini anoditzat per augmentar la resistència i facilitar l'ancoratge del mòdul fotovoltaic.
Les cèl·lules fotovoltaiques més habituals són de silici, i es pot dividir en tres subcategories:
-
Les cèl·lules fotovoltaiques de silici monocristal·lí.
-
Les cèl·lules fotovoltaiques de silici policristal·lí, amb un rendiment més elevat.
-
Les cèl·lules de silici amorf són les menys eficients però menys costoses.
2. Inversors de corrent
L'inversor solar és un aparell electrònic encarregat de convertir el corrent generat al panell fotovoltaic de manera que sigui òptim per al subministrament elèctric. Un inversor converteix el corrent continu generat en corrent altern.
El panell solar fotovoltaic dʻaquest tipus dʻinstal·lació proporciona electricitat en forma de corrent continu. Aquest corrent es pot transformar en corrent altern mitjançant l'inversor de corrent i injectar a la xarxa elèctrica o bé a la xarxa interior.
El procés, simplificat, seria el següent:
-
L'energia es genera a baixes tensions (380-800 V) i en corrent continu.
-
Es transforma amb un inversor de corrent en corrent altern.
-
A plantes de potència elèctrica inferior a 100 kW s'injecta l'energia directament a la xarxa de distribució en baixa tensió. I per a potències superiors als 100 kW s'utilitza un transformador per elevar l'energia a mitja tensió i s'injecta a les xarxes de transport.
3. Seguidors solars (opcional)
Els seguidors solars són uns mecanismes que van orientant la posició dels panells fotovoltaics depenent de la posició del Sol per augmentar-ne el rendiment. La seva utilització és força habitual en la producció d'energia solar.
Hi ha seguidors solars de diversos tipus:
-
Seguidors solars en dos eixos: la superfície del panell fotovoltaic es manté sempre perpendicular al Sol.
-
Seguidors solars en un eix polar: la superfície del panell solar gira sobre un eix orientat al sud i inclinat un angle igual a la latitud.
-
Seguidors solars en un eix azimutal: la superfície gira sobre un eix vertical, l'angle de la superfície és constant i igual a la latitud.
-
Seguidors solars en un eix horitzontal: la superfície gira en un eix horitzontal i orientat en direcció nord-sud.
4. Cablejat elèctric i connexions
El cablejat elèctric és l'element que transporta l'energia elèctrica des de la seva generació, per distribuir-lo i transportar-lo posteriorment. El seu dimensionament és determinat pel criteri més restrictiu entre la màxima diferència de potencial i la intensitat màxima admissible.
Òbviament, el dimensionament del cablejat elèctric és molt més gran en el cas de les instal·lacions solars connectades a la xarxa. En el cas de les instal·lacions aïllades només cal traslladar l'energia elèctrica de forma local, generalment a les bateries elèctriques.
Els cables més importants en una instal·lació fotovoltaica són:
-
Cables solars (PV) : Connecten panells solars i components del sistema per transportar energia solar.
-
Cables de connexió a xarxa: Connecten l'inversor a la xarxa elèctrica per injectar o utilitzar l'energia generada pels mòduls fotovoltaics.
-
Cables de bateria: Connecten les bateries a linversor per carregar i descarregar energia.
-
Cables de terra: Asseguren la seguretat elèctrica en connectar els components a terra.
-
Cables de corrent continu (CC) i corrent altern (CA): Són els cables elèctrics que connecten els panells fotovoltaics a l'inversor de corrent i al sistema de distribució elèctrica.
-
Cables de protecció contra raigs: Aquests cables protegeixen la instal·lació de raigs canalitzant l'energia cap a la terra.
5. Bateries i reguladors de càrrega (opcional)
Per al correcte funcionament d'aquests elements també cal un regulador de càrrega per garantir un emplenament òptim de les bateries i allargar així la vida útil de les bateries.
6. Estructura de muntatge
Els panells solars han d'estar muntats en una estructura que els sostingui i els ubiqui en la posició adequada per capturar la màxima quantitat de llum solar. Aquestes estructures poden ser muntatges en sostres, muntatges a terra o muntatges en seguiment solar.
7. Caixa de combinació o combiner box
Aquesta caixa acull connexions elèctriques i dispositius de seguretat, com interruptors de desconnexió, fusibles i dispositius de protecció contra sobretensions.
8. Mesurador bidireccional (Opcional)
En sistemes fotovoltaics connectats a la xarxa elèctrica, es fa servir un mesurador bidireccional per mesurar l'energia generada pels panells solars i l'energia consumida de la xarxa.
Això permet la compensació de lenergia excedent generada.
Algunes instal·lacions solars incorporen sistemes de monitorització i control que permeten supervisar el rendiment del sistema en temps real i ajustar la configuració segons calgui.