Читать книгу Montaje mecánico en instalaciones solares fotovoltaicas. ENAE0108 - S. L. Innovación y Cualificación - Страница 12

El fin de una instalación solar fotovoltaica es la producción de la mayor cantidad posible de energía eléctrica, utilizando para ello módulos o paneles fotovoltaicos. Pero cuando se trata de integrar el sistema fotovoltaico en una construcción, hay que tener en cuenta una serie de factores de carácter estético que no se plantean al realizar otro tipo de montaje, y que van a obligar a la adopción de medidas de carácter técnico.

Con el fin de adaptarse a las necesidades planteadas por los arquitectos, la evolución en los elementos que se emplean en los sistemas fotovoltaicos integrados es continua, siendo cada vez más numerosas las empresas con capacidad para fabricar productos a medida de los diseños presentados por estos.

Dependiendo de las características de la instalación, serán necesarias soluciones más o menos particulares. Así, hay instalaciones en las que se pueden utilizar los paneles fotovoltaicos convencionales, como es el caso de instalaciones aisladas o de instalaciones sobre suelo, en las que no influye la estética, o de las instalaciones en las que el grado de integración es menor, como las instalaciones realizadas sobre cubiertas planas o las realizadas paralelas a las envolventes.

Las mayores exigencias en el diseño de nuevos productos las presentan las instalaciones integradas. En este caso, los módulos se convierten en un elemento estructural, y por tanto, dejando aparte el aspecto energético, habrá que realizarlos con las mismas características de resistencia estructural y mecánica que se le exigen a lo materiales tradicionales a los que sustituyen.

Nota

En la integración arquitectónica se utilizan módulos fotovoltaicos de doble vidrio y los módulos de estructura cristal-cristal-vidrio aislante.

Los vidrios usados para la elaboración de módulos fotovoltaicos deben cumplir las mismas directivas que los productos de construcción. Es importante que presenten la máxima resistencia contra la rotura, sobre todo aquellos destinados a cubrir zonas de paso de personas, para evitar su caída rápida en caso de rotura.

En la imagen que figura a continuación se muestra un esquema explicativo de las partes que componen un panel de doble vidrio.

En la imagen que se presenta a continuación se muestra un esquema explicativo de las partes que componen un panel de cristal-cristal-vidrio.

El proceso de obtención del material con el que se construyen las células, condiciona la forma y el tamaño que estas pueden tener.

Nota

Las células monocristalinas tienen unos 10 cm de lado, y las células multicristalinas, entre los 10 y 15 cm.

En el caso de los módulos de lámina delgada, no se puede hablar de forma y tamaño de las células, sino del módulo.

Las células de silicio monocristalino se obtienen a partir de un cristal-germen y son de forma circular, aunque se suelen recortar para darles forma cuadrada con los bordes redondeados y así aprovechar mejor la superficie del módulo.

La forma en la que se fabrican las células de silicio multicristalino permite directamente la obtención de células cuadradas o rectangulares, y la tecnología de lámina delgada, no produce células individuales que posteriormente haya que conectar, sino una fina capa de 1 μm o 2 μm de espesor de material semiconductor (silicio amorfo, teleruro de cadmio, seleniuro de cobre e indio, etc.) que se deposita sobre un sustrato apropiado, formándose un módulo continuo que no requiere interconexiones interiores.

Célula de silicio monocristalino

Célula de silicio policristalino

En cuanto al color, las células monocristalinas tienen un color homogéneo, normalmente azul. En las células multicristalinas el color no es homogéneo, ya que por su proceso de fabricación, el silicio no cristaliza de manera uniforme. Las células se recubren por su parte posterior con un material antirreflectante a base de bióxido de titanio o zirconio.

Variando el espesor de la capa antirreflectante puede variarse el color normal de las células, pero esto también hace que varíe el rango de longitudes de onda reflejadas y, por tanto, su rendimiento.

También puede darse distinto diseño a los contactos de la parte posterior de la célula. Normalmente forman una malla muy tupida que cubre prácticamente toda la superficie y que puede presentar distintas formas, aunque también puede diseñarse en forma de película ópticamente transparente, que hará que la célula también lo sea.

Parte posterior de las células

Diferentes aspectos se logran también serigrafiando el vidrio trasero. La variación del color del vidrio trasero no es difícil y no afecta significativamente al rendimiento del módulo. Los fondos pueden ser coloreados con tonos afines o en contraste con el de las células, ser totalmente transparentes o traslúcidos, o tratados con ácido según convenga al diseño planteado.

La evolución en este campo es continua, y no dejan de surgir y mejorarse técnicas que permiten la transformación de la energía del sol en energía eléctrica, como es el caso de las nanopartículas, que permiten la creación de diseños muy avanzados.

Definición

Nanopartículas

Son partículas con un tamaño por debajo de 300 nm.

El número de células y su disposición en el módulo se pueden variar por motivos estéticos para darle mayor o menor transparencia, aunque hay que tener en cuenta que al disminuir el número de células se reduce en proporción directa la potencia eléctrica que puede obtener.

Transparencia de los módulos en función del número de células solares

Las necesidades de integración de los módulos afectan también a los soportes que los sujetan. Cuando los módulos se utilizan en fachadas ventiladas, muros cortina o en ventanas, se emplean para su sujeción los mismos sistemas que para el vidrio al que sustituyen. A veces se utiliza un terminal de conexión lateral que se coloca dentro de los perfiles que conforman la estructura; así, el cableado se realiza dentro de los montantes y/o travesaños de la fachada.

Cuando los módulos se integran en parasoles orientables, deberá contarse con los medios necesarios para producir esta orientación, ya sean medios mecánicos, motores eléctricos o un sistema de tubos que contengan gas.

Cuando los módulos se colocan paralelos al tejado, deben emplearse estructuras que dejen por lo menos 5 cm entre los módulos y el tejado, o cubierta para permitir la circulación de aire. Si se permite el montaje en los tejados, las estructuras de soporte no deberán fijarse a las tejas o a las chapas, sino a las vigas del tejado u otro elemento de la estructura de la vivienda.

Si no es posible fijar las estructuras al forjado mediante un anclaje, puede recurrirse al empleo de contrapesos colocados en la parte trasera a modo de lastre, de forma que contrarresten la acción del viento sobre los paneles.

Sabía que...

Se están desarrollando paneles fotovoltaicos de Grafeno en vez de utilizar células de Silicio que permiten conducir muchísima más electricidad con una capa de Grafeno de apenas un átomo de espesor.