UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA

FACULTAD: FAICA

CARRERA PROFESIONAL: Ing. Ambiental

ASIGNATURA: Energías Renovables

NÚMERO DE PRACTICA: Practica III

TEMA: Calculo de paneles solares en un sistema fotovoltaico con el

método de hsp

DOCENTE: Lizbeth Campos Olazaval

ALUMNA: Nicole Arias Valdez

2019
 PRÁCTICA N° 3

CALCULO DE PANELES SOLARES EN UN SISTEMA FOTOVOLTAICO CON

EL MÉTODO DE HSP
OBJETIVOS
 Analiza la herramienta iterativa del cálculo del consumo energético
 Determina los beneficios de la energía fotovoltaica.
 Determina el uso de paneles solares con el método de la hora solar pico (HSP).

RESUMEN
En esta práctica aprenderemos sobre los paneles solares su uso, tipos y de qué manera se
colocan para que tengan un correcto funcionamiento, también hablaremos sobre lo que es
un sistema fotovoltaico con el método HSP (horas solar pico) el cual es un conjunto de
dispositivos que aprovechan la energía producida por el sol y la convierten en energía
eléctrica

ABSTRACT
In this practice we will learn about solar panels their use, types and how they are placed so
that they have a correct operation, we will also talk about what is a photovoltaic system
with the HSP method (peak solar hours) which is a set of devices that take advantage of the
energy produced by the sun and convert it into electrical energy
MARCO TEÓRICO
Cada día se registran niveles más alarmantes de contaminación en el medio ambiente, esto
se debe principalmente a la generación de energía mediante métodos convencionales, los
cuales generan altas cantidades de CO2, y así disminuyen la calidad del aire que consumimos
y dañan irremediablemente la capa de ozono.

El Perú, por firmar el protocolo de Kyoto, incentiva activamente la reducción de emisiones

de gases de efecto invernadero, mediante una bonificación por tonelada de no emitida.
Asimismo, el Decreto Legislativo N°1002 declara de interés nacional y necesidad pública el
desarrollo de nueva generación eléctrica mediante el uso de Recursos Energéticos
Renovables (RER), dentro de las cuales, destaca la energía fotovoltaica.
La energía fotovoltaica es la transformación directa de la radiación solar en electricidad. Esta
transformación se produce en unos dispositivos denominados paneles fotovoltaicos. En los
paneles fotovoltaicos, la radiación solar excita los electrones de un dispositivo semiconductor
generando una pequeña diferencia de potencial. La conexión en serie de estos dispositivos
permite obtener diferencias de potencial mayores.
Aunque el efecto fotovoltaico era conocido desde el siglo XIX, fue en la década de los 50,
en plena carrera espacial, cuando los paneles fotovoltaicos comenzaron a experimentar un
importante desarrollo. Inicialmente utilizados para suministrar electricidad a satélites
geoestacionarios de comunicaciones, hoy en día constituyen una tecnología de generación
eléctrica renovable.
Una de las principales virtudes de la tecnología fotovoltaica es su aspecto modular,
pudiéndose construir desde enormes plantas fotovoltaicas en suelo hasta pequeños paneles
para tejados.
Para la utilización de la energía fotovoltaica es necesario saber la intensidad de radiación y
la potencia que nos ofrece el sol según la región donde nos encontremos, para conocer ese
dato se utiliza un método que se llama hora solar pico (HSP). Las horas de sol pico son las
horas que se definen como el número de horas al día con una irradiancia hipotética de 1000
w/m2 que sumen la misma irradiación total que la real ese día. Se puede notar que cuando la
irradiancia se expresa en Kw - h/m2 es numéricamente similar a las H.S.P. Este concepto es
importante, ya que junto con un factor de pérdidas ayuda a estimar la potencia producida por
los paneles fotovoltaicos. La distribución de la radiación a lo largo del día y el concepto de
horas pico de sol se muestran en la fig. No1.

Figura No 1. Concepto de horas solar pico.

¿Para qué sirve la Hora Solar Pico?

La HSP va directamente relacionado con la capacidad que nos va a generar un panel solar al
día.

Cuanto compramos un panel nos pone la potencia en Wattio pico (también escrito como
Wp) ¿qué significa ese Wattio Pico, y cómo podemos calcular la energía que me hacer un
día cualquiera del año?
Esta potencia que nos indica el fabricante son después de hacer los ensayos convenientes, la
energía que saca el panel (en el caso del ejemplo 300W) después de irradiarle una energía de
1000W/m2 (ver subrayado).

O sea que, si el sol estuviera dando ahora mismo 1000W/m2, la placa daría 300 Wattios de
energía.

Si queremos saber cuánto genera la placa al día, solo tenemos que multiplicar la HSP *
Potencia del panel (en Wp)

Con lo cual, en valencia, en un sitio concreto en un día del año tenemos una generación de 7
HSP, que es lo mismo que 7kWh/m2, y lo multiplicamos por la potencia del panel (300 Wp),
tendremos que nos está generando ese panel al día Energía=7 * 300=2100Wattios.Ese panel
nos generará en ese lugar 2,1 kW.

¿Cómo cálculo la HSP de un lugar concreto?

La pregunta para hacer nuestros cálculos fotovoltaicos, es ¿Cómo se la Hora Solar Pico de
mi localidad en un lugar concreto del tiempo?

Existen tablas que se pueden encontrar estos números… nosotros recomendamos usar las de
la unión europea, que son muy completas y sencillas, y lo mejor que hay gratis por internet.

Entras en la web http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php

Buscas en el plano donde quieres calcularlo. Una vez buscada la localidad, puedes cambiar
el cursor… seleccionas en la parte de arriba la radiación mensual, y luego seleccionas el
ángulo de tu estructura solar (por ejemplo 30º). También es interesante que te diga el ángulo
optimo (así sabrás si te has equivocado al comprar la estructura y tenías que haber elegido
otra).

Nos sale estos datos:

1. Nos indica los meses
2. Si lo dividimos por 1000, no sale la HSP con una inclicación de 30º
3. Nos dice la inclinación optima por año para el mayor rendimiento

Si queremos saber la inclinación optima de nuestra estructura para que la captación sea
máxima, nos lo indica arriba diciendo que lo mejor son 36º, con lo cuál teníamos nuestra
estructura tendría que ser de 36º… la diferencia es tan poca que nunca vamos a encontrar una
de 36º siendo 30º igualmente válida.
Respecto a la Hora Solar Pico, tendremos que enero un valor de 4 HSP, en julio (7,4) y en
diciembre (3,6).

Si tenemos una placa de 300Wp, nos generará en diciembre Energía= 3,6×300= 1,08 kW/h
(al día)

MATERIALES Y METODOS

 Calculadora
 Primero miraremos un video sobre las placas solares para poder responder las preguntas
que se nos presentan más adelante

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la electrónica de estado sólido, ya sea el silicio como el germanio puros pueden ser
utilizados como semiconductores intrínsecos, los cuales forman el punto de partida para la
fabricación. Cada uno de ellos tienen cuatro electrones de valencia, pero el germanio a una
determinada temperatura tiene más electrones libres y una mayor conductividad. El silicio es
de lejos, el semiconductor más ampliamente utilizado en electrónica, particularmente porque
se puede usar a mucho mayor temperatura que el germanio.
El funcionamiento de una placa fotovoltaica tiene que ver mucho con el funcionamiento del
diodo. En ambos casos utilizaremos las propiedades semiconductoras del silicio dopado para
permitir el paso de corrientes eléctricas; pero hay una diferencia fundamental: en el caso de
las placas solares son los fotones procedentes del sol los que provocan que haya cargas
eléctricas libres responsables de la intensidad de corriente. Esto hace que cuando una placa
fotovoltaica recibe radiación luminosa se comporta como un elemento activo, es decir, como
un generador eléctrico; pero eso sí, un generador que funciona únicamente en corriente
continua. Como el sol tiene que incidir directamente sobre el silicio dopado, las células
fotovoltaicas son laminas muy finas conectadas entre sí.
Un sistema de energía solar son más que paneles solares
Dentro los componentes de un sistema de energía solar el módulo solar o conocido también
como panel solar. El panel solar es el componente principal de todos los tipos de sistemas
fotovoltaicos. Además de este existen diferentes partes que se suman al sistema que varían
de acuerdo a la aplicación. En la siguiente ilustración se pueden ver de forma más didáctica
los componentes.

 Módulo solar (panel solar) fotovoltaico:

Componente encargado de transformar la radiación solar en energía eléctrica a través del
efecto fotoeléctrico. Están hechos principalmente por semiconductores (silicio) mono-
cristalinos o poli-cristalinos. Los de mejor precio y mayor disponibilidad en el mercado
internacional y colombiano es el policristalino. Estos son caracterizados por su potencia
nominal o potencia máxima que puede generar este panel en condiciones ideales (radiación
de 1kW/m2 y temperatura de 25ºC).

 Regulador de carga:
Este componente del sistema administra de forma eficiente la energía hacia las baterías
prolongando su vida útil protegiendo el sistema de sobrecarga y sobre-descargas. Este
componente es comercializado basado en su capacidad máxima de corriente a controlar
(amperios).
 Batería (acumulador):
La energía eléctrica de los paneles, una vez regulada va a las baterías. Estas almacenan la
electricidad para poder usala en otro momento, su comercialización es basada en la capacidad
de almacenar energía y es medida en Amperios hora (Ah).

 Inversor:
Este componte convierte la corriente continua y bajo voltaje (12v o 24v típicamente)
proveniente de las baterías o controlador en corriente alterna, para el caso de Colombia 120
V, de forma simplificada se puede decir que transforma la corriente continua en una toma
corriente convencional. Por lo general es comercializado basado en su potencia en Watts, la
cual es calculada como el voltaje por corriente (P=VI). Corresponde a la demanda máxima
de (potencia) de los equipos que se van a conectar. Se puede prescindir de este componente
cuando los equipos a conectar puedan ser alimentados por corriente directa. Como es el caso
de algunos tipos de iluminación, motores y equipos diseñados para trabajar con energía solar.

 Soportes:
Este es un componente pasivo de los sistemas de energía solar. Encargado de mantener en su
lugar los módulos fotovoltaicos y debe estar proyectado para soportar la intemperie de forma
constante, expansiones térmicas durante mínimo 25 años.
Cada uno de los anteriores componentes de un sistema de energía solar usa diferentes
tecnologías. Los cuales hacen a los sistemas más o menos robustos y brindan otro tipo de
propiedades. El uso de cada uno de estos componentes y la tecnología a usar depende mucho
de la necesidad. Que se busca cubrir y las limitantes técnicas. Es decir, si se quiere un sistema
portátil se deberá reducir peso en las baterías lo más conveniente puede ser usar baterías iones
de litio. En casos de humedad muy alta se deben de usar controladores encapsulados con alto
grado de protección al agua.
El conjunto de paneles transforma la energía solar en electricidad continua
Los paneles fotovoltaicos se componen de un conjunto de celdas o células fotovoltaicas que
producen electricidad gracias a la luz solar que incide sobre ellos.
Las placas fotovoltaicas pueden ser cristalinas o amorfas. Las cristalinas, a su vez, pueden
ser monocristalinas (se componen de secciones de un único cristal de silicio) o policristalinas
(se componen de varias partículas cristalizadas de pequeño tamaño). En cuanto a las amorfas,
son así cuando el silicio no se cristaliza.
Los paneles fotovoltaicos se rigen por varios principios para su funcionamiento:
 Algunos de los fotones, provenientes de los rayos del sol, impactan sobre la primera
superficie del panel, siendo absorbidos por diversos semiconductores, como puede ser
el silicio.
 Los electrones que se alojan en orbitales son golpeados por los fotones, liberándose de
los átomos a los que principalmente estaban destinados.
El conjunto de paneles transforma la energía solar en electricidad continua, también llamada
DC y que es un tipo de corriente eléctrica que se define como un movimiento de cargas en
una dirección y un solo sentido a través de un circuito. Además, esta corriente se lleva a un
circuito conversor que transforma la corriente continua en alterna (AC), la cual entra en el
panel eléctrico de la casa y genera una electricidad que se distribuye a los sistemas de
iluminación de la casa ya que éstos no consumen demasiada energía.
Los paneles fotovoltaicos pueden llegar a generar gran cantidad de energía ya que en un día
soleado el Sol puede irradiar alrededor de 1kw por metro cuadrado a la superficie de la tierra,
que sumado a la eficacia de estos paneles puede llegar a generar entre 120 y 250 w por metro
cuadrado, siempre dependiendo del tipo de panel y de su nivel de eficiencia.

Produce energía eléctrica para satisfacer el consumo de cargas eléctricas no conectadas a la

red, empleando un sistema de acumulación energético para hacer frente a los períodos en los
que la generación es inferior al consumo
Este sistema fotovoltaico autónomo funciona de la siguiente manera:
Formas de calcular el número de paneles solares
Para poder calcular el número de paneles solar que se necesita hay tres métodos:
 La fórmula que dice potencia x tiempo de consumo
 Una calculadora de consumo eléctrico
 Medidor de consumo eléctrico
Diagrama simple de como estaría funcionando este sistema fotovoltaico autónomo.
Orientación de las placas
Hay muchos tipos distintos de tecnologías pensada para optimizar la radiación de luz que
llega a la placa. Dado que una orientación deficiente hará que la producción de energía de
una placa se reduzca drásticamente, vamos a explicar mejor esto. Lo que tenemos que
conseguir es que la orientación de las placas fotovoltaicas sea perpendicular a los rayos del
sol, para que de ese modo la cantidad de luz que incide sobre la placa sea la máxima posible.
¿Qué pasaría si inclinamos la placa solar?
Según aumentemos la inclinación de la placa habrá más luz que no incide sobre la placa y va
para el suelo. Si la levantamos 30o la radiación que incide directamente sobre la placa será
solo un 87% del total, si la levantamos 45o será 71% y si la levantamos 60o la radiación que
incide sobre la placa solar será solo el 50%
Para que los paneles mejoren su rendimiento esta inclinación tiene que estar apuntando al sur
en lo que es el hemisferio norte y en lo que es el hemisferio sur tenemos que poner las placas
mirando al norte y los que vivimos en el ecuador no nos preocupamos de esto tan solo basta
con poner las placas lo más horizontal posible.
CONCLUSIONES
 Logramos determinar los beneficios de la energía fotovoltaica que son: es renovable,
inagotable, no contamina, evita el calentamiento global, reduce el uso de combustibles
fósiles etc.
 Logramos conocer más sobre el funcionamiento de los paneles solares

BIBLIOGRAFÍA
Hora solar pico. (2017). EFIMARKET, 5. Obtenido de https://www.efimarket.com/blog/la-
hora-solar-pico-hsp-sirve-calcularlo/
Qué es la energía fotovoltaica? (2018). APPA-MADRID, 6. Obtenido de
https://www.appa.es/appa-fotovoltaica/que-es-la-energia-fotovoltaica/
(s.f.). Sistema de enrgia fotovolaica. Ministerio de educacion , Arequipa, Arequipa.
Obtenido de https://es.slideshare.net/ayalin/sistemas-de-energa-fotovoltaica