2

TABLA DE CONTENIDO
Tabla de contenido................................................................................................... 2
Introducción ............................................................................................................. 5
Conceptos Básicos ............................................................................................. 6
Efecto Fotovoltaico ................................................................................................. 6
Corriente Continua y Corriente Alterna (AC ~ DC) ................................................. 6
La corriente alterna ................................................................................................. 6
Inversor................................................................................................................... 7
Celdas solares fotovoltaicas ................................................................................... 7
Módulos fotovoltaicos ............................................................................................. 7
Optimizadores de electrónica de potencia .............................................................. 7
Cableado, cordones flexibles y tubería ................................................................... 7
Irradiancia ............................................................................................................... 8
Irradiación ............................................................................................................... 8
Conexión a la red.................................................................................................... 8
Conexión en paralelo .............................................................................................. 8
Conexión en serie ................................................................................................... 8
Herramientas y material de instalación de paneles solares .................................... 8
Módulo 1: Electricidad y magnitudes eléctricas ................................................. 10
Símil con la hidráulica ........................................................................................... 10
Radiación solar y hora solar pico .......................................................................... 12
La Hora solar pico (HSP) .................................................................................. 13
Orientación y ángulo de inclinación ...................................................................... 14
Profundiza los conocimientos del Módulo 1 .......................................................... 14
Módulo 2: Sistema solar conectado a red ............................................................ 15
Esquema .............................................................................................................. 15
Componentes y sus características ...................................................................... 16
Los paneles solares .......................................................................................... 16
Parámetros fundamentales de un panel solar ................................................... 16
Influencia de la irradiancia y la temperatura en los paneles solares ................. 18
Inversor a red .................................................................................................... 19
Inversores String ........................................................................................... 20
3

Microinversores ............................................................................................. 21
Medidor bidireccional ........................................................................................ 22
Profundiza los conocimientos del Módulo 2.......................................................... 22
Módulo 3: Análisis de campo ................................................................................ 23
Área disponible para paneles ............................................................................... 23
Área disponible para inversores ........................................................................... 24
Profundiza los conocimientos del Módulo 3 .......................................................... 24
Módulo 4: Diseño y dimensionamiento del sistema ........................................... 25
Ejemplo práctico ................................................................................................... 25
Diseño con micro-inversores ............................................................................. 26
Diseño con inversores tipo String...................................................................... 29
Profundiza los conocimientos del Módulo 4 .......................................................... 31
Módulo 5: Venta de energía y conexión a la red.................................................. 31
Resolución CREG 030 aspectos importantes ....................................................... 32
Certificación de cumplimiento ‘RETIE’ .................................................................. 34
Venta de excedentes de energía .......................................................................... 34
Profundiza los conocimientos del Módulo 5 .......................................................... 34
Módulo 6: Instalación de los paneles solares ..................................................... 35
Selección del lugar ............................................................................................... 35
Instalación de los módulos ................................................................................... 36
Conexiones con el módulo ................................................................................... 36
Conexiones con el soporte ................................................................................... 37
Instalación de un inversor String .......................................................................... 37
Instalaciones de microinversores.......................................................................... 40
Otras recomendaciones: ................................................................................... 41
Profundiza los conocimientos del módulo 6 .......................................................... 42
Módulo 7: Mantenimiento de los sistemas solares fotovoltaicos ...................... 42
Mantenimiento del módulo solar ........................................................................... 43
Limpieza de los módulos ................................................................................... 43
Evitar sombras .................................................................................................. 44
Sobre su funcionamiento .................................................................................. 44
Aspectos eléctricos ........................................................................................... 45
RECOMENDACIONES ..................................................................................... 45
4

Mantenimiento del inversor ................................................................................... 45

mantenimiento preventivo y correctivo de paneles solares .................................. 46
Profundiza los conocimientos del módulo 7 .......................................................... 47
Sistema de bombeo solar ..................................................................................... 48
El equipo de bombeo ............................................................................................ 48
5

INTRODUCCIÓN

La energía solar ha crecido de forma sostenida a nivel mundial durante los últimos 20
años, dada la necesidad de sistemas que puedan suministrar energías limpias, que
cuiden al planeta y sean sustentables a largo plazo. Es por esto, que representa una
gran oportunidad en el mercado global actualmente.
La radiación electromagnética proveniente del sol es la fuente ‘No convencional’ de
energía renovable que genera electricidad.

La energía solar fotovoltaica (FV) se obtiene por medio de paneles que absorben la
radiación solar y la convierten en electricidad por un efecto llamado fotoeléctrico.
Estos paneles están compuestos por varias celdas solares interconectadas entre sí
(36 o más), hechas de silicio. Para atrapar la energía solar (fotones), debe haber
materiales que intervengan en el proceso, como los cristales de material
semiconductor.

Una instalación conectada a la red o instalación On-Grid permite aprovechar la

energía de sol durante las horas del día, para un consumo instantáneo de la energía.
El usuario instala este sistema en sus techos o en su terreno y genera energía en las
horas de luz. Consume esta energía para reducir el consumo de la red, ya que este
sistema depende de la presencia de una red eléctrica y no hay acumulación de
energía (baterías). Ya en las horas de la noche, el usuario toma la energía de la red
pública convencional.
Es ideal para zonas urbanas y usuarios que consuman energía durante el día, como
comercios, fábricas, industria, edificios, entre otros. Consta de paneles solares
fotovoltaicos, inversores de corriente, estructura para fijar los paneles, cableado y
material eléctrico, y equipo de medición y monitoreo.
El autoconsumo es un término que se hace cada vez más presente entre la sociedad.
Muchos hogares se han dado cuenta que el autoconsumo solar fotovoltaico es una
solución muy económica y funcional que no se habían replanteado con anterioridad.
Con este, consiguen un ahorro energético considerable, reduciendo hasta en un 50%
el consumo en la factura de la luz.

Cada vez más personas deciden sumarse al autoconsumo e instalar paneles solares.
De hecho, cualquier persona puede instalarlos; solo necesitará los conocimientos
básicos y consejos para hacerlo sin problemas. En este libro los encontrarás.

Y es que la idea es sencilla: generar tu propia energía para consumirla.

6

CONCEPTOS BÁSICOS
Antes de entrar en materia, veamos algunos conceptos clave que nos facilitarán
entender lo que veremos en los módulos de contenido:

EFECTO FOTOVOLTAICO
La transformación de la radiación solar en energía eléctrica es posible en algunos
materiales debido a un fenómeno físico conocido como efecto fotovoltaico.

Dependiendo de la energía que porten algunos fotones, son reflejados; otros

atraviesan el material y los absorbidos transfieren su energía a los electrones del
material semiconductor, produciendo así una corriente eléctrica. Entre más fotones
absorba un semiconductor mayor será su eficiencia de conversión de energía solar
en energía eléctrica.

CORRIENTE CONTINUA Y CORRIENTE ALTERNA (AC

~ DC)
Un panel solar produce energía eléctrica en corriente continua. La corriente continua
mantiene un valor de voltaje (V) constante que puede ser positivo (+) o negativo (-).
Se produce en las celdas solares de los paneles y puede almacenarse en baterías
con ayuda de un regulador o controlador de carga. La energía proveniente de los
paneles solares o de las baterías entra en un inversor que transforma la corriente
continua (DC) en corriente alterna (AC).

LA CORRIENTE ALTERNA
Cambia la polaridad de su voltaje, es decir, alcanza máximos positivos y negativos
pasando por cero (0). Este cambio de polaridad sucede 50 o 60 veces por segundo,
se conoce como frecuencia y se mide en hertz (Hz). La corriente sale del inversor con
las mismas características que la proporcionada por la red eléctrica de cada país:
110v~127v y 220v~240v y una frecuencia de 50hz~60hz.
7

INVERSOR
Dispositivo que convierte el voltaje de CC o corriente continua en voltaje de CA o
corriente alterna. Se debe considerar su potencia nominal de salida al momento de
elegirlo.

CELDAS SOLARES FOTOVOLTAICAS

Son la unidad mínima de generación de energía. En su mayoría están construidas
con silicio.

MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
Agrupación de celdas solares conectadas en serie y encapsuladas. Diseñados para
generar energía eléctrica de corriente continua cuando se exponen a la radiación
solar.

OPTIMIZADORES DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Estos dispositivos se colocan en cada uno de los paneles; algunos ya vienen
integrados:

- Fijan el voltaje en CC de los paneles solares de forma que el inversor realice una
conversión más eficiente a CA.
- Mejoran el desempeño de producción de energía mediante la reducción del
efecto de las sombras sobre los paneles.
- Permiten supervisar el desempeño individual de cada panel mediante un
sistema de monitoreo.

CABLEADO, CORDONES FLEXIBLES Y TUBERÍA

Deben seleccionarse acorde a las condiciones eléctricas y atmosféricas a las que se
verán expuestos para la instalación del sistema fotovoltaico.
8

IRRADIANCIA
Es la potencia solar recibida por unidad de superficie W/m2.

IRRADIACIÓN
Es la energía recibida por unidad de superficie Wh/m2.

La irradiación, por ende, es la suma de las irradiancias en un tiempo determinado.

CONEXIÓN A LA RED
Sistema de generación conectado a la red pública de electricidad.

CONEXIÓN EN PARALELO
Método de conexión en el cual todos los bornes positivos y negativos se juntan. Si los
módulos son todos iguales, la corriente se suma y la tensión permanece igual.

CONEXIÓN EN SERIE
Método de conexión en el cual el borne positivo de un módulo se conecta al borne
negativo del siguiente y así sucesivamente. Si los módulos son todos iguales, el
voltaje se suma y la corriente permanece igual.

HERRAMIENTAS Y MATERIAL DE INSTALACIÓN DE

PANELES SOLARES
- Destornillador plano

- Destornillador de estrella/cruz

- Destornillador perillero

- Llave de boca mixta o combinada

- Martillo

- Alicate de punta
9

- Alicate universal

- Multímetro

- Estructura metálica

- Pernos

- Tornillos de cabeza plana y redonda y tipo spax

- Clavos

- Grapa para cables

- Bornera de baquelita

- Cable vulcanizado y mellizo

- Cinta aislante

- Cintillos o sujetacables de plástico

- Conector de rosca

- Caja octagonal
10

MÓDULO 1: ELECTRICIDAD Y MAGNITUDES

ELÉCTRICAS

SÍMIL CON LA HIDRÁULICA

Para entender de forma práctica las principales magnitudes empleadas para hacer
los cálculos necesarios de energía solar, emplearemos un símil con un ejemplo
hidráulico al que la mayoría de personas están más familiarizadas.

Imagen 1: Símil sistema hidráulico - Sistema eléctrico

En la Imagen 1 podemos ver que hay una persona con una fuente manual llevando
agua de un punto bajo a un punto más alto, la diferencia entre las alturas de las aguas
es conocida como diferencia de potencial y en energía eléctrica esto se llama
diferencia de tensión (o diferencia de voltaje), y esta diferencia es creada por un
generador eléctrico.

Continuamos viendo en la misma imagen que el agua que sale de la fuente recorre
un canal hasta llegar a un extremo donde cae. Este canal en los sistemas eléctricos
serían los conductores (o cables) y el flujo de agua o caudal es conocido como
intensidad (o corriente), que se define como el flujo de electrones que circula por un
conductor. Más adelante, vemos que la caída del agua genera el movimiento de una
sierra para cortar madera, es decir, que realiza un trabajo al igual que la corriente
11

eléctrica puede encender un bombillo o un motor. Esta unidad de trabajo en un

sistema eléctrico es denominada vatios (o Watts).

Habiendo entendido los conceptos de las magnitudes eléctricas, en la Tabla 1 podrás

ver el resumen de las unidades eléctricas que vamos a emplear para nuestros
cálculos y más adelante un par de fórmulas que relacionan todas las unidades.

Tabla1: magnitudes eléctricas que usaremos.

Ejemplo práctico:

Al medir el consumo de energía de una lámpara LED durante 2 horas, el medidor

arroja un consumo de 200Wh. Si la lámpara está conectada a una batería de 12V,
¿qué corriente eléctrica está demandando la lámpara LED?
Solución:
Como nos están preguntando por la corriente eléctrica, debemos usar la ecuación que
la contiene, es decir W=V*I. La primera situación que nos encontramos es que sólo
conocemos el valor del voltaje en esa ecuación por lo que usaremos primero la otra
ecuación para encontrar el valor de la potencia.
En la segunda ecuación tenemos que Wh = W* h. sabemos que la energía medida es
de 200Wh y se midió por un tiempo de 2 horas, así que tenemos:

200Wh = W * 2h

Despejando la potencia en la ecuación tenemos que:

12

200𝑊ℎ
𝑊=
2ℎ
W = 100W

Como ya encontramos el valor de la potencia consumida por el LED, podemos

emplear la primera ecuación para calcular la corriente que nos están pidiendo.
Tendríamos:

100W = 12V * I

100𝑊
𝐼=
12𝑉

I = 8.33 A

Llegamos a la respuesta que la corriente que está demandando la lámpara LED es

de 8.33 amperios.

RADIACIÓN SOLAR Y HORA SOLAR PICO

La radiación solar es la energía electromagnética emitida por los procesos de fusión
del hidrógeno contenido en el sol. Dependiendo de la forma en la que interactúa esa
radiación con los elementos dentro de nuestra atmósfera, el tipo de radiación que
llegará a nuestro sistema de energía solar puede ser:

- Radiación directa: es la que llega directamente del sol sin ser afectada por
ningún elemento en la atmósfera.

- Radiación difusa: es el efecto generado cuando la radiación solar que alcanza

la superficie de la atmósfera de la Tierra se dispersa de su dirección original a
causa de moléculas en la atmósfera, nubosidades, partículas de polvo, etc.

- Radiación reflejada: es la radiación procedente de la reflexión de otros

elementos como pueden ser lagos, el mar, vidrios y espejos, etc.

La suma de estas 3 radiaciones nos da como resultado la radiación solar global, que
utilizaremos para calcular las horas de sol pico a la que van a estar expuestos
nuestros paneles.
13

Debido a los diferentes factores climáticos impredecibles que condicionan la radiación

que llega a una superficie en la tierra, es imposible conocer con antelación la energía
que recibirá el sistema. Es por esto que para hacer los cálculos se usan bases de
datos de radiación solar que se pueden encontrar en internet, ya que sabiendo la
cantidad de energía solar que se ha recibido en el pasado en una determinada
ubicación, podemos tener una previsión bastante ajustada de la energía recibida en
el futuro.

Nota: En el video de la sección de profundización de los conocimientos del módulo,

encontrarás un tutorial que te enseña a consultar directamente la base de datos de la
NASA para obtener la radiación solar de cualquier lugar de la tierra.

LA HORA SOLAR PICO (HSP)

Dependiendo del lugar del planeta en que te encuentres y la época del año, se pueden
tener diferentes cantidades de horas con sol. En Colombia, por estar tan cerca a la
línea ecuatorial, el sol sale a las 6am y se esconde a las 6pm por lo general, sin
importar la época del año. Pero en España, por ejemplo, que se encuentra más
alejado de la línea del Ecuador, en el mes de julio el sol sale a las 6am y se esconde
a las 9pm.

Para unificar de alguna forma esta variabilidad, se estableció la unidad de HSP que
nos indica el número de horas en el día en las que se recibe una radiación solar de
1000W/m². Por lo tanto, si tenemos el valor de la radiación solar de un lugar, podemos
determinar las HSP con la siguiente ecuación:

𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙

𝐻𝑆𝑃 =
1000 𝑊/𝑚2

Por ejemplo, si tengo el dato que en Medellín en agosto se tiene 4,2 kWh/m 2, este
valor lo dividimos por 1000 W/m2

4200𝑊ℎ/𝑚2
𝐻𝑆𝑃 = = 4,2 horas
1000 𝑊/𝑚2

Las HSP son una unidad muy importante porque aparte de unificar las mediciones de
la industria, si se cumplieran el resto de condiciones estándar de un panel solar, sería
el número de horas al día en las que este proporciona su potencia pico.
14

ORIENTACIÓN Y ÁNGULO DE INCLINACIÓN

Idealmente, los paneles solares deben estar orientados hacia el meridiano del
Ecuador, ya que desde ese punto se obtiene la mayor cantidad de luz solar. Esto
significa que, en Colombia, lo ideal es orientar los paneles hacia el Sur.

En cuanto al ángulo de inclinación para los paneles, este debe coincidir con la latitud
del lugar de instalación. Una forma práctica de encontrar este valor es con ayuda de
Google Maps. Localiza la ubicación del lugar en el mapa, revisa la dirección URL del
mismo, en ella aparecerán dos números separados por una coma (,) el primero es la
latitud y el segundo la longitud.

En Colombia la inclinación puede estar entre 0 y 12 grados, pero los expertos

recomiendan no colocarlos en un ángulo inferior a 10 grados, ya que esta inclinación
hace que los paneles puedan tener una especie de “auto limpieza” con la lluvia y no
sería tan efectiva si el panel se encuentra en una posición más horizontal.

PROFUNDIZA LOS CONOCIMIENTOS DEL MÓDULO 1

- MAGNITUDES ELÉCTRICAS (4) SIGNIFICADO y UNIDADES ⚡ VOLTAJE ➤

CORRIENTE ➤ RESISTENCIA ➤ POTENCIA:

https://www.youtube.com/watch?v=J4cGRozNMX0

- Obtener Horas Solar Pico para cualquier región del mundo

https://youtu.be/pI-euceedVg
15

- Radiación solar Irradiancia e Insolación

https://www.youtube.com/watch?v=ClSvPYw9bp4

- Azimut y ángulo solar

https://www.youtube.com/watch?v=qnPaWmcXkxU&t=468s

https://www.youtube.com/watch?v=Hfz9hdfzOOs

MÓDULO 2: SISTEMA SOLAR CONECTADO

A RED

ESQUEMA

El esquema de energía solar conectada a red no toma en cuenta el almacenamiento

de energía, así que sólo se tienen en cuenta 3 componentes esenciales: los paneles
solares que se encargan de la generación de energía, los inversores que se
encargan de transformar la energía de corriente continua de los paneles en corriente
alterna y el medidor bidireccional que se encarga de registrar cuánta energía entra
y sale por la frontera eléctrica entre el usuario y operador de red local (OR).

Bajo este esquema, el usuario puede obtener su electricidad tanto de la producción

de los paneles solares como de la empresa de electricidad. Durante las noches,
cuando los paneles no producen energía, se tiene el respaldo de la red eléctrica
nacional.
16

En los lugares en los que se cuenta con energía eléctrica del sistema nacional, se
recomienda instalar sistemas conectados a red y no sistemas aislados por las
siguientes razones:

- Las baterías son un componente costoso y requieren un cuidado más

minucioso que el resto del sistema, así que los sistemas conectados a red,
tienen un menor costo inicial y de mantenimiento preventivo.

- Al usar la venta de excedentes de energía a la red, lo que se está haciendo es

utilizar la red eléctrica nacional como una especie de “batería” a la que le
entregas energía en el día y ella te lo devuelve en la noche.

- Al poder acceder a la energía de la red, se puede aumentar el consumo

ocasionalmente sin poner en riesgo el sistema solar, ya que la red eléctrica
nacional asume esos picos de demanda de energía.

COMPONENTES Y SUS CARACTERÍSTICAS

LOS PANELES SOLARES

Son un conjunto de celdas fotovoltaicas encapsuladas que sirven para transformar la

radiación solar (luz solar) en electricidad por medio del efecto fotovoltaico. Generan
energía en forma de corriente continua (DC por sus siglas en inglés).

Los tipos de paneles solares se nombran dependiendo de la tecnología de fabricación

de sus celdas:

- Silicio monocristalino: el de mayor rendimiento de conversión de energía y

por tanto el más caro.

- Silicio Policristalino: es el de rendimiento intermedio. Son la opción sugerida

para instalaciones domésticas.

- Silicio amorfo: es el de menor rendimiento, lo que lo hace el más barato.

Requiere mucho espacio para su instalación.

PARÁMETROS FUNDAMENTALES DE UN PANEL SOLAR

Estos parámetros los encontramos en las fichas técnicas y en la etiqueta de la parte
posterior de cada panel.

- Corriente de corto circuito (Isc): máximo valor de corriente que puede

circular por el panel solar.
17

- Voltaje de circuito abierto (Voc): máxima tensión que se obtiene en los

extremos del panel solar.
- Corriente en el punto de máxima potencia (Imp): es el valor de la corriente
suministrada por el panel cuando se encuentra en el punto de máxima
potencia.
- Voltaje en el punto de máxima potencia (Vmp): es el valor de la tensión que
proporcionará el panel cuando está trabajando en el valor de potencia máxima.

Imagen 4: Parámetros fundamentales del panel solar

En la ficha técnica del panel puedes ver los parámetros de la siguiente forma:
18

INFLUENCIA DE LA IRRADIANCIA Y LA TEMPERATURA EN

LOS PANELES SOLARES

Imagen 5: pérdida de potencia por irradiancia y temperatura.

Como habíamos visto en el módulo 1, la potencia es igual al producto entre la corriente

y el voltaje; de esta forma si uno de los dos disminuye su valor, la potencia disminuirá
su valor. Podemos apreciar en la Imagen, que a menor irradiancia, hay menor
corriente y por lo tanto la potencia del módulo se verá afectada. Esta característica es
un poco intuitiva, pues la mayoría de las personas son capaces de asociar una
afirmación como la siguiente: “Si hay menos luz solar, el panel produce menos
energía”.

Por otro lado, la influencia de la temperatura en un panel solar es menos intuitiva

porque la mayor parte de las personas piensan que si hay más calor, el panel puede
generar más energía, pero como lo vemos en la imagen, a medida que la temperatura
va aumentando en el panel solar, este empieza a disminuir su voltaje de salida y por
lo tanto la potencia también disminuye.

En las fichas técnicas de los paneles podemos encontrar un valor llamado “coeficiente
de potencia por temperatura” el cual nos indica matemáticamente la pérdida de
potencia asociada al panel por cada grado de temperatura que aumenta.

Ejemplo:

Un valor de coeficiente de potencia por temperatura = - 0,41% / °C. Lo que nos dice
es que en este módulo FV en concreto se pierde 0,41% de eficiencia por cada grado
centígrado que aumente la temperatura después de 25°C de temperatura de trabajo,
ya que esto es uno de los valores de prueba de laboratorio bajo los cuales fueron
fabricados los módulos y bajo los cuales entregan su potencia máxima.
19

INVERSOR A RED
Este equipo electrónico es el elemento central de una instalación fotovoltaica
conectada a la red eléctrica. Además de realizar la conversión de corriente continua
a corriente alterna, el inversor debe sincronizar la onda eléctrica generada con la de
la corriente eléctrica de la red, para que su compatibilidad sea total. El inversor
dispone de funciones de protección, para garantizar tanto la calidad de la electricidad
vertida a la red como la seguridad de la propia instalación y de las personas.

Parámetros fundamentales de un Inversor a red:

- Potencia: la potencia máxima que podrá suministrar el inversor es un valor

importante a tener en cuenta sobre todo si se va a entregar energía a la red
eléctrica, ya que hay que garantizar unas condiciones óptimas. La gama de
potencias en el mercado es muy grande. Sin embargo, para los sistemas
domésticos existen desde 600W (para pequeñas instalaciones residenciales)
hasta potencias de varios kilovatios. Muchos modelos están pensados para
poderlos conectar en paralelo, a fin de permitir el crecimiento de la potencia
total de la instalación.

- Fases: normalmente, los inversores cuya potencia es inferior a 5 kW son

monofásicos. Los mayores de 15 kW suelen ser trifásicos. Muchos modelos
monofásicos pueden acoplarse entre sí para generar corriente trifásica.

- Eficiencia: los modelos actualmente en el mercado tienen una eficiencia media

situada en torno al 90%. El rendimiento del inversor es mayor cuanto más
próximos estamos a su potencia nominal y, con el fin de optimizar el balance
energético, es primordial hacer coincidir la potencia pico del campo fotovoltaico
y la potencia nominal del inversor. Si queremos tener un funcionamiento óptimo
de la instalación, la potencia de pico del campo fotovoltaico nunca debe ser
menor que la potencia nominal del inversor.

- Protecciones: el inversor debería incorporar algunas protecciones generales,

que, como mínimo, serían las siguientes:

– Interruptor automático: dispositivo de corte automático, sobre el cual

actuarán los relés de mínima y máxima tensión que controlarán la fase
de la red de distribución sobre la que está conectado el inversor. El
rearme del sistema de conmutación y, por tanto, de la conexión con la
red de baja tensión de la instalación fotovoltaica, será también
automático una vez restablecido el servicio normal en la red.

– Funcionamiento «en isla»: el inversor debe contar con un dispositivo

para evitar la posibilidad de funcionamiento cuando ha fallado el
suministro eléctrico o su tensión ha descendido por debajo de un
determinado umbral.
20

– Limitador de la tensión máxima y mínima.

– Limitador de la frecuencia máxima y mínima. El margen indicado sería

del 2%.

– Protección contra contactos directos.

– Protección contra sobrecarga.

– Protección contra cortocircuito.

– Bajos niveles de emisión e inmunidad de armónicos.

También sería conveniente que el inversor ofreciera la posibilidad de ser monitorizado

desde un ordenador. Si en la instalación se incluyen determinados sensores, puede
aportar datos de radiación, generación solar, energía transformada a corriente alterna,
eficiencia, etc.

Hay dos principales tecnologías de inversores que pueden usarse en el sector

residencial: los inversores String y los microinversores.

INVERSORES STRING

Es la tecnología más usada actualmente en el mundo. Son ideales para viviendas que
tienen un tejado que no se ve afectado por sombras y tienen una única dirección.

Se usan para instalaciones de 3kW en adelante.

21

Funcionamiento: los paneles solares se conectan en serie uno después del otro y
se agrupan por ramales (Strings) y cada uno de estos ramales se debe conectar a un
tablero de protecciones en DC y luego se conecta al inversor. Debido a esta
configuración, un inversor String capta tanta electricidad como el panel menos
eficiente del ramal. Es decir, si uno de los paneles conectados a este ramal es
afectado con una sombra, su potencia disminuirá, por lo tanto, la potencia del ramal
completo se va a ver disminuida y el inversor captará esta potencia para su
funcionamiento. Como consecuencia de esto, el inversor String no es una buena
solución cuando tus paneles están orientados hacia varias direcciones o se ven
afectados por sombras.

MICROINVERSORES

Esta tecnología está ganando cada vez más popularidad en sistemas residenciales
por la versatilidad que ofrece y su porque han venido disminuyendo de precio.

Funcionamiento: los microinversores se instalan en cada panel solar de manera

individual. Cada uno de ellos es un convertidor independiente que transforma la
corriente continua en corriente alterna in situ, es decir, se conecta el cable que va de
salida del panel directamente del microinversor, ahorrando el cableado y las
protecciones en DC que se tiene en los inversores String.

Algunas de las ventajas que tienen los microinversores sobre los inversores String
son:
22

- Una persona puede entrar a probar la tecnología solar con bajo presupuesto,
ya que se puede conectar un solo panel con un microinversor y luego ir
aumentando su capacidad instalada poco a poco.

- Si hay una sombra en uno de los paneles, sólo se afectará la potencia de ese
panel y el resto seguirá produciendo energía en su potencia máxima, ya que
no están conectados entre ellos.

- Se obtiene un ahorro significativo en cableado y protecciones; ya no se

necesitan los de la parte de corriente directa.

- Su tecnología ha evolucionado y hoy en día pueden conectarse 1, 2 o 4 paneles

directamente por cada microinversor, lo que lleva a un ahorro en comparación
con poner un microinversor por panel.

MEDIDOR BIDIRECCIONAL
Estos elementos son los encargados de medir la energía eléctrica importada o
exportada a la red. Contabilizan el flujo de energía en ambas direcciones, vienen con
un sistema de medición de inyección de excedentes a la red. Además, los contadores
bidireccionales ya tienen incorporado un sistema de gestión que permite la lectura de
consumos a distancia, ya sea en móviles o computadoras, información del
funcionamiento del sistema, detección de posibles averías o incidencias, alarmas, etc.

PROFUNDIZA LOS CONOCIMIENTOS DEL MÓDULO 2

- Como funciona Medidor ⬅Bidireccional➡ CFE Paneles Solares

https://www.youtube.com/watch?v=fI3UfxrbKPw

- Diferencia entre Micro Inversores e Inversores Centrales

https://www.youtube.com/watch?v=bJ9AkQXwn8E&t=2s

- Explicación de la ficha técnica de un panel fotovoltaico

https://www.youtube.com/watch?v=Xm32dydhBr4
23

MÓDULO 3: ANÁLISIS DE CAMPO

Mucho antes de comenzar a hacer un diseño de energía solar fotovoltaica, debemos

hacer una visita al sitio en que se realizará la instalación puesto que hay factores
físicos que debemos tener en cuenta a la hora del dimensionamiento y elección de
tecnología para realizar los diseños.

ÁREA DISPONIBLE PARA PANELES

Lo primero que se debe evaluar es el área disponible para colocar los paneles.

Ya vimos que las sombras y la orientación de los paneles son factores importantes y
se deben tener en cuenta al momento de calcular la eficiencia de nuestro sistema.

En el sector residencial podemos encontrar dos grandes contextos principalmente:

instalación sobre superficie inclinada o sobre superficie plana. Debemos tener
principal cuidado con las superficies inclinadas debido a que la orientación del techo
y su inclinación limitarán la orientación e inclinación de los paneles, en las superficies
planas tendremos mayor libertad para colocar los paneles en la inclinación y ángulo
óptimos.

En ambos contextos debemos prestar atención y revisar los siguientes factores:

- El tipo de teja o material del techo: este punto es importante porque

dependiendo del material del tejado se debe seleccionar el tipo de estructura
que se usará para soportar los paneles. Los fabricantes ya tienen establecidos
los tipos de estructura y los precios según el tipo de techo.

- La carga estructural: es importante saber cuánto peso de más soporta la

estructura que sostiene el techo, ya que tiene que soportar el peso adicional
de los paneles que instalaremos, el peso de la estructura que soporta los
paneles y las fuerzas que ejerce el viento sobre ellos.

- Objetos que proyectan sombras: en los tejados suelen haber objetos como
chimeneas, aires acondicionados, muros, antenas, etc., que proyectan
sombras diferentes dependiendo de la época del año y del movimiento del sol,
también tenemos que evaluar objetos cercanos que puedan proyectar sombra
en el área que pensamos instalar nuestros paneles, objetos como árboles,
edificios cercanos, torres de iluminación pública etc.

- Distancias de seguridad: se recomienda que la distancia de los paneles con

el tejado sea de 4cm o 5cm, ya que no queremos que sea muy grande para
evitar tener un efecto vela con el viento, pero a la vez deben estar levantados
24

para permitir el flujo de aire y de agua en caso de lluvia. Además, los bordes
del tejado no deben ser sobrepasados por los paneles en ninguna parte.

Después de tener en cuenta todos estos factores, se debe tomar la medida del largo
y ancho del área real disponible libre de sombra que se tiene para verificar la cantidad
de paneles que se pueden instalar.

ÁREA DISPONIBLE PARA INVERSORES

Anteriormente vimos que hay 2 opciones de inversores que podemos usar,
microinversores o inversores String. Uno de los factores importantes que se deben
analizar en la visita de campo es el área disponible para los inversores String en caso
de ser los seleccionados para el diseño ya que estos inversores tienen un tamaño
considerable (las medidas aproximadas son: 65cm ancho, 43cm alto y 20cm
profundidad), deben tener distancias de ventilación y no les puede dar el sol
directamente.

Adicional a esto, debemos tener en cuenta la distancia entre los módulos y el inversor
y desde este hasta el tablero de conexiones (tablero de breakers, caja de tacos) de la
casa para tener una idea de la cantidad de cableado necesario para el proyecto.

Cuando vamos a usar microinversores en la instalación, debemos tener en cuenta

que la estructura de los paneles (que es de donde se fijan los microinversores) tenga
una altura correcta con respecto al techo según lo indicado por el fabricante de los
microinversores para garantizar su ventilación y también tenemos que tomar las
medidas desde el lugar de instalación a la caja de conexiones de la vivienda.

La selección de tecnología tanto de los paneles como de los inversores estará casi
siempre determinada por el costo/beneficio económico del proyecto. La evolución en
eficiencia por metro cuadrado de los paneles cada día es más rápida y se debe estar
en constante actualización, de igual forma con los inversores. Hoy en día muchos
instaladores prefieren más los microinversores para los sistemas residenciales, por
su versatilidad y porque su costo ha disminuido notablemente frente a los inversores
String.

PROFUNDIZA LOS CONOCIMIENTOS DEL MÓDULO 3

- Cómo calcular la cantidad de paneles solares para tu hogar:

https://www.youtube.com/watch?v=sgma2YygIxk
25

MÓDULO 4: DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO

DEL SISTEMA

Existen dos factores que van a acotar o guiar nuestro dimensionamiento y que
debemos tener claros antes de comenzar a diseñar un sistema de energía solar
conectado a red. El primero de ellos es el área disponible para los paneles y el
segundo es la cantidad de energía a generar.

Si tenemos un área disponible limitada, la cantidad de energía generada se verá

limitada a la cantidad que pueda generar los paneles que caben en el área.

Ejemplo:

Los paneles de mayor potencia en el mercado al momento de escribir este libro son
de 550W, y miden 2.5m2, es decir, si tengo un área disponible en techo libre de
sombras de 10m2, sólo puedo instalar 4 paneles; por lo que la máxima potencia que
puedo instalar son 2,2kW.

Esto también me diría qué tecnología de inversores usar, porque como lo vimos
anteriormente, los inversores String comienzan desde una potencia de 3kW en
adelante, por lo que en este ejemplo debería usar microinversores.

Si el área disponible no es limitada, vamos a diseñar nuestro sistema solar

guiándonos por dos factores: el primero es la cantidad de energía que queremos
obtener del sol y el segundo la cantidad de energía que podemos entregar a la red.
Este segundo factor lo veremos en el módulo 5, pero por ahora debemos saber que
podemos entregar a la red máximo el 15% de la potencia del transformador al que
está conectado la vivienda.

EJEMPLO PRÁCTICO

Vamos a hacer dos ejemplos prácticos (uno con microinversores y otro con inversores
String) en los que vamos a suponer que ni el área ni la potencia del transformador
son una limitante y nos vamos a basar en la cantidad de energía que queremos
generar al mes.

Para empezar, independientemente de la tecnología que vayamos a manejar, hay que

saber cuánta energía consume la vivienda. Conocer este valor es muy sencillo, sólo
debemos revisar el consumo de energía en la factura de los servicios públicos, la
mayoría de empresas nos brindan una tabla del consumo de los últimos 6 meses en
26

la factura, si no es así, es bueno tener las facturas de cada mes para hacer el
promedio de energía por nuestra cuenta.

Una vez conocemos el consumo

promedio de energía de la vivienda, procedemos a hacer el cálculo de los equipos
que necesitaremos.

Para este caso vamos a usar el consumo mostrado en la imagen 511 kWh/mes.

Nota: Cabe señalar que la letra k en las unidades de medida significa que ese valor
fue multiplicado por mil, así que 511 kWh/mes = 511.000 Wh/mes.

DISEÑO CON MICRO-INVERSORES

En primer lugar, vamos a calcular los W pico que requiere nuestra instalación.

Para esto, vamos a guiarnos de una de las primeras fórmulas que vimos que es la
que relaciona potencia y energía:

Wh = W*h

despejando: W = Wh/h

Primero vamos a dividir la energía consumida en la vivienda por 30 días para obtener
la energía consumida en un día:

511.000 Wh/mes / 30 días/mes = 17.034 Wh/día

Luego para saber el valor de los W pico que requiere nuestra instalación hay que
llevar este nuevo valor a horas, pero para esto usamos las horas que los paneles van
a estar expuestos al sol y como lo vimos en el Módulo 1, significa que en este
27

momento debemos buscar cuáles son las horas solares pico (HSP) de la región de la
vivienda.

Supongamos que después de hacer la búsqueda que aprendimos en el anteriormente

nos dio 4.5 HSP, así que el cálculo que vamos a realizar es:

17.034 Wh/dia / 4.5 h/día = 3.785 W

Con este resultado en Vatios, vamos a calcular el número de paneles que

necesitamos.

Primero debemos seleccionar el panel que vamos a usar y la recomendación para

esto es usar el panel que mejor costo/beneficio tenga, es decir el panel de mayor
potencia en el mercado que tenga un precio razonable.

En este momento el panel de mayor potencia del mercado ya dijimos que era de
550W, pero el panel que mayor costo/beneficio ofrece es el de 430W.

Lo que haremos para saber la cantidad de paneles que necesitamos para nuestra
instalación es dividir los W pico entre la potencia del panel que hayamos seleccionado,
para el ejemplo es:

3.785 W / 430 W = 8.8 paneles

Una pregunta que siempre surge es si se redondea esta cantidad hacia arriba o hacia
abajo, la respuesta para esto es: depende. Y depende del microinversor que vayas a
usar así que dejaremos este valor sin redondear y pasaremos a elegir el
microinversor.

Como vimos anteriormente, en la actualidad hay microinversores con entradas para

1, 2 o 4 paneles. Lo ideal sería colocar la menor cantidad de inversores posibles, ya
que esto disminuye el costo de la instalación, así que para este caso podemos usar
dos microinversores de 4 entradas. Esto nos permitiría colocar 8 paneles de 430W.

Es importante revisar las fichas técnicas de los equipos seleccionados para verificar
que los valores de salida del panel estén en el rango permitido de entrada en los
microinversores.
28

Revisando la ficha técnica de los dos componentes seleccionados, nos damos cuenta
que sí son compatibles verificando los siguientes valores.

- La potencia de entrada del inversor es hasta 440Wp y la potencia del panel es

de 430W

- El voltaje de operación del microinversor es hasta 55V y el máximo voltaje que

va a salir del panel (Voc) es de 51.52V

- La corriente de entrada máxima del microinversor es de 13.3A y la máxima

corriente que puede salir del panel (Isc) es de 10.55A

Después de esta revisión de compatibilidad de equipos, tenemos que para este

ejemplo se usarán 8 paneles de 430W y 2 microinversores de 4 entradas, que según
la ficha técnica es de 1.500W.

Lo único que quedaría es hacer el cálculo de las protecciones y cableado.

Este cálculo es sencillo hacerlo cuando tenemos una instalación con microinversores
ya que la corriente de salida de los microinversores es pequeña y la misma ficha
técnica de ellos te da los valores sugeridos para esta (que concuerdan con los valores
definidos en la norma colombiana).
29

DISEÑO CON INVERSORES TIPO STRING

A la hora de definir un nuevo string es necesario tener en cuenta una serie de
parámetros, como su tamaño, tensión y corriente. Así, para asegurar su correcto
funcionamiento, los strings de paneles fotovoltaicos siempre tienen que estar en
sintonía con las cifras máximas y mínimas de voltaje que marque el propio inversor.

Para este ejemplo continuaremos con algunos datos del ejemplo anterior. Tenemos
que los vatios pico son 3.785W y la cantidad de paneles de 430W que instalaremos
son 8 paneles.

Habiendo terminado estos cálculos, suponiendo que los debes hacer desde el
principio, el siguiente paso es elegir un inversor que su potencia coincida con los
vatios pico calculados, para este caso escogimos un inversor de la marca Fronius de
3.800W, el cuál presenta los siguientes datos de entrada:
30

Debemos verificar los datos Isc y Voc de salida del panel y compararlos con el dato
máximo de corriente y voltaje del inversor para evitar cualquier daño.

Para hacer esto debemos tener en cuenta la conexión que vamos a hacer entre los
módulos ya que cuando los módulos se conectan en serie la corriente es constante y
los voltajes se suman y cuando los módulos se conectan en paralelo, el voltaje es
constante y las corrientes se suman. (En el módulo de profundización podrás ver un
video de cómo hacer los dos tipos de conexiones)

Como vamos a conectar 8 módulos entre ellos, nos damos cuenta que no pueden ser
en paralelo ya que al sumar la corriente Isc de salida de los paneles, va a sobre pasar
la corriente de entrada permitida por el inversor.

Así que vamos a hacer la conexión de los módulos en serie y tendrán la misma
corriente de Isc=10.55A.

Ahora vamos a verificar la suma de los voltajes Voc = 51.52V multiplicado por 8
módulos Voc total = 412V el cuál coincide tanto con el voltaje de operación, como
con el nominal. Pero el rango que más nos interesa cumplir es el de voltaje Mpp, ya
que es el rango de tensión donde el inversor va a sacar el máximo provecho de
nuestros paneles, que para este inversor es 200V – 800V.

Si el voltaje es inferior al requerido, el inversor no funcionará y tampoco se producirá

tráfico de electricidad. E igual sucederá en el caso opuesto, si es muy alto, puede
llegar a estropearse e incluso, originar un grave incendio.
31

La selección del tipo de protecciones eléctricas en DC va a depender del código

técnico de cada país, pero es importante recordar que para proteger la parte de DC
no puedes usar protecciones diseñadas para circuitos AC y debes tener mucho
cuidado en conectarlo con la polaridad indicada correctamente.

PROFUNDIZA LOS CONOCIMIENTOS DEL MÓDULO 4

- Cómo elegir el mejor inversor para una instalación residencial:
https://www.youtube.com/watch?v=vv8qeuMvLPA

- Ejemplo de funcionamiento e instalación Microinversor:

https://www.youtube.com/watch?v=c6P2GJRPq0U

- Protecciones DC solar fotovoltaica:

https://www.youtube.com/watch?v=O2_FxhlXtvw

- Criterios de dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos interconectados a la

red:

https://www.youtube.com/watch?v=BGQRs1COPtU

- Ejemplos conexión paneles solares en serie y paralelo

https://www.youtube.com/watch?v=75zq3antUmo&t=2s

MÓDULO 5: VENTA DE ENERGÍA Y

CONEXIÓN A LA RED

Este módulo es orientado a Colombia, sin embargo si eres de otro país, puedes
buscar en la profundización del módulo para encontrar información de tu país.

En Colombia, desde el 2014 existe una ley que tiene la finalidad de establecer el
marco legal y los instrumentos para el aprovechamiento de las fuentes no
convencionales de energía (FNCE) principalmente las de carácter renovable como la
Solar y la Eólica.

En el marco de esta ley se han emitido diferentes resoluciones para hacer un buen
aprovechamiento de estos recursos renovables y en este módulo vamos a ver los
aspectos más importantes que debes saber a la hora de diseñar e instalar un sistema
conectado a red.
32

RESOLUCIÓN CREG 030 ASPECTOS IMPORTANTES

El Ministerio de Minas y Energía y más concretamente la Comisión de Regulación de
Energía y Gas – CREG sanciona La Resolución 030 de 2018 de la CREG por la cual
se regulan las actividades de generación a pequeña escala y de generación
distribuida en el Sistema Interconectado Nacional-SIN.

Los sistemas solares residenciales se ubican en lo que esta resolución llama los
Autogeneradores a Pequeña Escala o AGPE que es cualquier persona o empresa
que decide producir energía eléctrica, principalmente para atender sus propias
necesidades, y el tamaño de su instalación de generación es inferior a 1.000 kW
(1MW).

A continuación, enunciamos algunos artículos importantes de esta resolución:

Artículo 5. Estándares técnicos de disponibilidad del sistema en el nivel de tensión 1. Con
anterioridad a efectuar una solicitud de conexión de un GD o un AGPE a un sistema de distribución
local en el nivel de tensión 1, el solicitante deberá verificar, en la página web del OR, que la red a la
cual desea conectarse tenga disponibilidad para ello y cumpla con los siguientes parámetros:

a) La sumatoria de la potencia instalada de los GD o AGPE que entregan energía a la red debe ser
igual o menor al 15% de la capacidad nominal del circuito, transformador o subestación donde se
solicita el punto de conexión. La capacidad nominal de una red está determinada por la capacidad del
transformador

c) La cantidad de energía en una hora que pueden entregar los GD o AGPE que entregan energía a la
red, cuyo sistema de producción de energía sea el compuesto por fotovoltaico sin capacidad de
almacenamiento, conectados al mismo circuito o transformador del nivel de tensión 1, no debe superar
el 50% de promedio anual de las horas de mínima demanda diaria de energía registradas para el año
anterior al de solicitud de conexión en la franja horaria comprendida entre 6 am y 6 pm.

En caso de que en el punto de conexión deseado no se cumpla alguno de los parámetros, se deberá
seguir el proceso de conexión descrito en el artículo 12.

Artículo 6. Información de disponibilidad de red. Los Operadores de Red (OR) deben disponer de
información suficiente para que un potencial AGPE o GD pueda conocer el estado de la red según las
características requeridas en el artículo 5 y proceder a la solicitud de conexión al sistema.

Cada OR deberá disponer, en su página web, un sistema de información georreferenciado que permita
a un potencial AGPE o GD observar el estado de la red y las características técnicas básicas del punto
de conexión deseado.

Los OR deben entregar la información requerida en el Articulo 5 para saber si

podemos o no conectar nuestro sistema a la red en forma de “semáforo” de la
siguiente forma:

- Sumatoria de la capacidad nominal de AGPE o GD instalada en el mismo circuito o

transformador, clasificada en colores en función de la capacidad nominal del circuito o
transformador, así:
33

· Color verde cuando la relación sea igual o inferior al 9%.

· Color amarillo cuando la relación se encuentre en el rango entre 9% y 12% incluido.
· Color naranja cuando la relación se encuentre en el rango entre 12% y 15% incluido.
· Color rojo cuando la relación sea superior a 15%.

- Sumatoria de la cantidad de energía que pueden entregar los AGPE o GD conectados al mismo
circuito o transformador, clasificada en colores en función de la cantidad mínima de energía
horaria acorde con lo establecido en los literales b) o c) del Artículo 5, así:

· Color verde cuando la relación sea igual o inferior al 30%.

· Color amarillo cuando la relación se encuentre en el rango entre 30% y 40% incluido.
· Color naranja cuando la relación se encuentre en el rango entre 40% y 50% incluido.
· Color rojo cuando la relación sea superior a 50%.

Artículo 7. Condición para conectarse como AGPE o GD. Cualquier usuario que se encuentre
conectado a la red y que quiera convertirse en un AGPE lo podrá hacer una vez cumpla con los
requisitos establecidos en la presente resolución y se verifique la disponibilidad técnica del sistema al
cual se va a conectar según los estándares definidos en el artículo 5. También aplica para nuevos
usuarios y generadores distribuidos.

Parágrafo: Cuando un OR sea informado o detecte que un AGPE o GD no ha entregado la información,

el AGPE o GD podrá ser desconectado de la red de manera inmediata, y no podrá reconectarse hasta
tanto no subsane esta situación.

Este parágrafo es muy importante ya que, si bien cualquier persona puede tener un
sistema solar conectado a red y vender sus excedentes de energía, debe hacer todo
el procedimiento que el OR pida para registrarla ya que si no lo hace pueden
desconectar totalmente su instalación y quedar sin servicio de energía hasta que lo
haga.

Artículo 17. Reconocimiento de excedentes de AGPE que utiliza FNCER. Al cierre de cada periodo
de facturación, los excedentes se reconocerán como créditos de energía al AGPE que utiliza FNCER
de acuerdo con las siguientes reglas:

1. Para AGPE con capacidad instalada menor o igual a 0,1 MW:

○ a) Los excedentes que sean menores o iguales a su importación serán permutados

por su importación de energía eléctrica de la red en el periodo de facturación.

Por estos excedentes, el comercializador cobrará al AGPE por cada kWh el costo de comercialización
que corresponde al componente Cv m,i,j, de la Resolución 119 de 2007 ó aquella que la modifique o
sustituya.
b) Los excedentes que sobrepasen su importación de energía eléctrica de la red en el periodo de
facturación, se liquidarán al precio horario de bolsa de energía correspondiente.
34

CERTIFICACIÓN DE CUMPLIMIENTO ‘RETIE’

El Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE, establece los requisitos de
diseño y construcción de las instalaciones eléctricas para garantizar la seguridad de
las personas, previniendo, minimizando o eliminando los riesgos de origen eléctrico.

Según la definición del RETIE, la Certificación Plena es: "Proceso de certificación del
cumplimiento de los requisitos establecidos en el RETIE a una instalación eléctrica,
el cual consiste en la declaración de cumplimiento suscrita por el profesional
competente responsable de la construcción de la instalación, acompañada del aval
de cumplimiento mediante un dictamen de inspección, previa realización de la
inspección de comprobación efectuada por inspector(es) de un organismo de
inspección debidamente acreditado."

VENTA DE EXCEDENTES DE ENERGÍA

La energía excedentaria sí puede venderse, pero debe cumplir con un requisito: estar
sujeto a la modalidad de autoconsumo por excedentes sin compensación. En esta
modalidad, el consumidor es el único responsable y afronta todas las medidas como
productor de energía eléctrica.

En la modalidad de autoconsumo con excedentes sin compensación, el usuario tiene

la posibilidad de verter a la red aquellos excedentes de energía que haya generado
de más la instalación fotovoltaica y que no pudo consumir por completo. En tal caso,
no recibe una compensación económica, sino que aquella energía que no se haya
consumido, se venderá al precio actual del mercado eléctrico.

PROFUNDIZA LOS CONOCIMIENTOS DEL MÓDULO 5

 Para Colombia:

- CREG 030 de 2018 EXPLICADA - AUTOGENERACIÓN de energía en Colombia

https://www.youtube.com/watch?v=jJyzRDBPJCY

 Para México:

- Vende TU ENERGÍA SOLAR a CFE - Modelo de contrato Venta Total

https://www.youtube.com/watch?v=IHOITdpsBXk

 Para España:

- Compensación excedentes ACTIVADO

35

https://www.youtube.com/watch?v=3sactjVuF_Q&t=1s

 Para Puerto Rico:

- Energía Renovable en PR

https://www.youtube.com/watch?v=A1oXBtA5aG0

MÓDULO 6: INSTALACIÓN DE LOS

PANELES SOLARES

SELECCIÓN DEL LUGAR

Elige bien la orientación e inclinación de los módulos FV para su correcto
emplazamiento.

Para la orientación, se podrá utilizar una brújula. Los módulos deberán orientarse
mirando hacia el Norte (para el hemisferio Sur) o mirando hacia el Sur (para el
hemisferio Norte). En el caso del Ecuador, los módulos prácticamente están en ángulo
recto con el cenit, lo que permite el mejor aprovechamiento de la radiación solar, sin
embargo, recuerda que es bueno dejar por lo menos algunos grados de inclinación
para ayudar a la auto limpieza con la lluvia.
36

INSTALACIÓN DE LOS MÓDULOS

El proveedor proporciona los elementos y componentes de montaje. Estos son piezas
de aluminio preparadas para ser sujetadas por tornillos.

La base o fundamento de los módulos en el piso debe hacerse sobre bloques de

hormigón para que soporte las cargas y esfuerzos a que van a ser sometidos.

Debe haber espacio suficiente para hacer las conexiones y el mantenimiento, así
como para que el aire circule libremente.

La instalación también se puede realizar sobre un poste o directamente en el techo

de la vivienda. Esto último dependiendo de la orientación e inclinación necesarias.

CONEXIONES CON EL MÓDULO

- Revisa y prepara el modulo fotovoltaico.

- Revisa y prepara los cables eléctricos para la conexión.

- El cable que se va a utilizar para la conexión en el módulo como también entre el

modulo y el inversor es de conductor bipolar vulcanizado 12 AWG, flexible apropiado
para exteriores. O algunos proveedores ya venden un cableado que lo llaman ‘cable
solar’, que es apropiado para esto.

- La mayoría de módulos vienen con 1m de cable por cada polo (positivo y negativo)
con terminales MC4, en algunos módulos viene sólo 60cm de cable y tendrás que
hacer algunas extensiones de cable para poder conectarlos entre ellos.

- Después de haber hecho las conexiones en el módulo, se procede a hacer el

montaje en el soporte (estructura que puede ser de metal o poste de madera
empotrado en el suelo).
37

CONEXIONES CON EL SOPORTE

- Al día de hoy hay muchas empresas dedicadas a la fabricación y distribución de
soportes para paneles solares. En su mayoría son hechos de aluminio y te venden
los kits completos dependiendo del tipo de teja o si es en suelo.

- Antes de hacer la compra del soporte es importante que tengas un diagrama

esquemático en papel de cómo van a ir montados los módulos y cuál va a ser su
distribución. Esto te ahorrará mucho tiempo.

- Primero debes anclar los soportes al tejado o a la loza de hormigón que estés
usando, para esto vas a utilizar la tornillería que te recomiende el proveedor del
soporte.
Recuerda sellar bien la unión del soporte al el tejado con resina o un material
impermeable para evitar goteras a futuro.

- Luego de esto unes los rieles que van a sostener los módulos al anclaje realizado
previamente.

- Por último, debes colocar los módulos según el diagrama realizado y fijarlos con los
implementos que te brinda el kit de instalación, por lo general vas a necesitar una
llave allen o una llave de boca fija.

INSTALACIÓN DE UN INVERSOR STRING

- Quitar los dos tornillos de la parte superior para separar el soporte de la parte de
potencia del inversor.

- Luego, quitar dos tornillos que separan la parte de potencia.

38

- Tirar hacia arriba del inversor para separar el soporte y que quede suelto.

- Una vez que tenemos colocado el soporte en la pared o tablero, ya podemos

empezar con las conexiones que llegan de los paneles solares: positivo (rojo o
marrón) y negativo (negro). Colocamos el primer String y luego el segundo.

Este conexionado es muy rápido y se ahorra mucho tiempo. Simplemente pelamos el

cable y lo introducimos. Apretamos muy fuerte para que no haya ninguno falso
contacto.

- Bajar los cables que llevan a los paneles solares de forma recta.

- Comprobación de la polaridad: medimos la corriente que nos llega de los paneles

solares. Se mide el primer String y luego el segundo. Debe estar 168v en corriente
continua.

- Como medida de protección empleamos un magneto térmico a la salida de la

corriente del inversor.

Una vez conectadas la parte de corriente continua y corriente alterna, pasamos a

instalar las partes de potencia del inversor.

- Ponemos en modo ON el seleccionador de corriente continua y subimos el magneto

térmico que nos hace llegar la corriente alterna al inversor.

- Elegimos el idioma.

Nota: especial cuidado en no pulsar la tecla HACIA ATRÁS, porque saldremos del
menú y nos va marcar un error. Tendremos que llamar al servicio técnico para que
nos proporcione una clave.

- Seleccionar los ajustes de red del país. Pulsar tecla ENTER.

- Configurar la fecha con el botón + y – y pulsamos la tecla ENTER. No presionar la

tecla ESC.

- Configurar la entrada número 2 del seguidor de máxima potencia de los paneles

solares seleccionando ON. Confirmamos con tecla ENTER. El inversor se va a
sincronizar con la red eléctrica y comienza a funcionar.

Para conectar correctamente los paneles, tendremos que realizarlo en serie entre los
paneles solares de una misma fila o String. Realizaremos la interconexión de forma
paralela en función siempre de la configuración de paneles e inversor.

Para realizar las conexiones usaremos los llamados conectores MC4, podremos
hacerlo en paralelo o bien directamente del inversor. A la hora de realizar las
conexiones, esta tiene que estar perfectamente sujetas ya que, si realizamos una
conexión mala, esto repercutirá de forma negativa al rendimiento total de la instalación
39

solar fotovoltaica, derivando en problemas como los llamados punto caliente que
pueden también afectar a la estructura y composición del panel solar fotovoltaico.

De manera que la finalidad de la generación de electricidad por parte de los módulos

solares es llegar al inversor.

El último de los pasos a seguir será la conexión en paralelo que realizaremos

directamente en el inversor, dando por completo así la parte de la instalación de
corriente continua (CC). De manera que conduciremos toda la energía captada por
cada placa solar a través de la radiación solar en forma de corriente eléctrica hasta el
inversor. Este estará situado en un punto cercano al cuadro eléctrico de la vivienda.

Una recomendación a seguir es la localización del inversor, este debe colocarse lejos
de la luz directa solar y de algún tipo de fuente de calor. No debemos ubicarlo en la
zona sur de la vivienda ya que si se calienta su rendimiento se verá afectado, por lo
que es aconsejable instalarlo dentro de la vivienda. En caso de no poder hacerlo,
buscaremos un lugar resguardado de las inclemencias del tiempo, ya sea por calor o
por lluvia y viento.

La principal función que tiene el inversor, es transformar la energía que recibe en

forma continua en corriente alterna, que es la que utilizamos en el día a día en
nuestras viviendas. El cambio lo genera el inversor de forma automática, con una
magnitud y frecuencia concreta, todo ello lo realizará para que nosotros lo disfrutemos
sin ninguna preocupación.

El último paso, será conectar el inversor al cuadro eléctrico, como si fuera un circuito
diferenciado de la vivienda; con esto finalizamos la parte de la instalación de corriente
alterna (CA).
40

INSTALACIONES DE MICROINVERSORES
Es un dispositivo muy sencillo de instalar. Simplemente con unas normas básicas de
seguridad y unos conocimientos mínimos de electricidad, vamos a poder en pocos
minutos realizar la instalación de un microinversor y empezar a generar nuestra propia
energía.

- Debemos desconectar el magneto térmico por seguridad.

- Se conecta un conector del microinversor con su cableado al conector de corriente

alterna. Este cable va hacia un magneto térmico de la vivienda y a un diferencial.

- Conectamos los dos conectores de corriente alterna. En las conexiones de la parte

inferior del microinversor es de donde vamos a conectar cada panel solar.

- En este caso, el microinversor es para 4 paneles solares, por lo que tenemos 4

entradas. Cada panel solar estará gestionado por un MPPT individual, de tal forma
que podemos conectar paneles solares de diferentes potencias. Incluso si alguno de
ellos está afectado por sombras, no va a perjudicar a los demás.

- Comenzamos con el panel número 1, se conectan primero los negativos con

negativos y positivos con positivos. Procedemos así con los tres paneles restantes.

- En el orificio la parte superior es donde debemos conectar la tierra que guía la misma
estructura de los paneles.

Nota: todos estos inversores on-grid funcionan de la misma forma. Están conectados
a la red eléctrica, siempre están conectados a la instalación de la vivienda y a la
conexión de la red eléctrica. Están a la espera que les llegue la corriente del panel
solar.

- Pasan unos segundos y el microinversor empieza a generar electricidad. Va a

comenzar a inyectar toda la energía que está captando de los paneles solares en
corriente continua, lo va a convertir en corriente alterna y lo va a empezar a inyectar
en la instalación de la vivienda, en la red pública.

La instalación es muy sencilla. Conectamos los paneles solares positivo y negativo

en las conexiones que tiene el microinversor. Vamos a conectar también la toma de
tierra—la estructura, a los paneles solares.

Podemos usar la misma toma de tierra que tenemos en la vivienda. La pica de tierra
tiene que estar separada y ser diferente al neutro que nos llega de la toma que
proviene de la compañía eléctrica. El conector de corriente alterna, lo vamos a llevar
hacia la vivienda. Se instala un protector sobre tensiones y un magneto térmico. A la
salida del magneto térmico se le coloca el diferencial en una línea diferente a la que
tenemos para nuestros electrodomésticos.
41

Si decidimos ampliar y añadir más microinversores, a esta misma línea le

conectaríamos a través de unos conectores que se venden por separado algún
microinversor adicional.

OTRAS RECOMENDACIONES:
- Los paneles solares crean alimentación de CC, pero las viviendas requieren
alimentación de CA, por lo que se debe instalar algún tipo de inversor. Los
microinversores permiten que cada panel cree energía individual, y la matriz seguirá
funcionando si un panel está sombreado o funciona mal.

- Los microinversores se adhieren a las estanterías de aluminio y luego se conectan

a un cable troncal.

- Los paneles se conectan a los microinversores y luego se montan en el sistema de

estantería.
42

PROFUNDIZA LOS CONOCIMIENTOS DEL MÓDULO 6

- Montaje paneles solares en tejado (Parte 1):

https://www.youtube.com/watch?v=48UOKzsyJrk

- Montaje paneles solares en tejado (Parte 2):

https://www.youtube.com/watch?v=5qF_81cryCc

- Ejemplos conexión paneles solares en serie y paralelo:

https://www.youtube.com/watch?v=75zq3antUmo

- Ejemplo de funcionamiento e instalación (MICRO-INVERSOR APS QS1)

https://www.youtube.com/watch?v=c6P2GJRPq0U

- Fronius PRIMO (Puesta en marcha) autoconsumo panel solar.

https://www.youtube.com/watch?v=oA06LA67QU8

- APsystems Installation Training - FULL VERSION

https://www.youtube.com/watch?v=dNMPK19_ntI&t=3s

MÓDULO 7: MANTENIMIENTO DE LOS

SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS

Es bien sabido que el mantenimiento preventivo evita fallas o averías y, por tanto,
aumenta la disponibilidad técnica de un sistema.
Toma tiempo y algo de dinero realizar actividades de mantenimiento. Por lo general,
hay una medida óptima de mantenimiento.
Los costos de mantenimiento preventivo aumentan en proporción al grado de
mantenimiento que se lleve a cabo. Cuando ha habido poco o ningún mantenimiento,
los costos por reparaciones son altos; cuando el mantenimiento aumenta, los costos
por reparaciones disminuyen drásticamente. Por lo tanto, las primeras actividades
de mantenimiento son las más baratas.
43

MANTENIMIENTO DEL MÓDULO SOLAR

LIMPIEZA DE LOS MÓDULOS

- Lavar el módulo cada mes con agua y un trapo suave hasta sacar toda la suciedad
y luego secar con un trapo suave para no rayarlos. Se debe hacer al amanecer o al
anochecer, cuando los módulos no están calientes.

- Verificar la orientación del arreglo.

- Verificar que el arreglo esté bien ajustado y fijo.
- Inspeccionar que las conexiones estén limpias (limpiar la corrosión si la hay) y bien
ajustadas.
44

EVITAR SOMBRAS

- No permitir la presencia de objetos sobre el módulo.

- No plantar árboles cerca del módulo, ya que con el tiempo podrían llegar a
sombrearlos.

SOBRE SU FUNCIONAMIENTO
- Controlar periódicamente que el ángulo de inclinación no cambie.
- Confirmar que no haya proyección de sombras de objetos cercanos en ningún sector
del módulo, desde que sale el sol, hasta que se pone.
- Examinar que todas las conexiones estén ajustadas convenientemente y sin indicios
de oxidación, suciedad o acumulación de insectos.
- Asegurar que las conexiones entre el modulo y regulador estén bien y que no hayan
sufrido deterioro durante el tiempo transcurrido apretando los bornes si es necesario,
asegurando que los cables estén bien apretados.
- Para las cajas de conexiones a la intemperie, se recomienda emplear silicona para
evitar la corrosión.
- Inspeccionar los módulos y ver si hay celdas descoloridas, rotas o módulos
despegándose.
45

ASPECTOS ELÉCTRICOS
- Medir la corriente máxima de corto circuito (I) empleando un amperímetro. Debe ser
proporcional a la radiación. La corriente medida debe ser igual a la información técnica
del módulo.
- Medir la tensión máxima de circuito abierto (V) empleando un voltímetro. Debe
disminuir con la temperatura de la celda. Estimar la temperatura de operación de la
celda (NOCT, en inglés). Calcular el V correspondiente y comparar con la ficha
técnica.

RECOMENDACIONES
- No arrojar piedras cerca del módulo; no permitir jugar con la pelota.
- No jales ni cuelgues objetos en los cables eléctricos, que van desde el modulo hasta
el regulador.
- Por ningún motivo debes desconectar el módulo.
- No muevas los módulos de su sitio. Si esto sucede oriéntalo adecuadamente hacia
el norte, e inclínalo de acuerdo a la latitud del lugar.
- El vidrio de la cubierta del módulo es suficientemente fuerte para resistir lluvia,
granizo, pero no es irrompible, por lo tanto, usted debe cuidar que no le tiren objetos
o manipulen la parte frontal.

MANTENIMIENTO DEL INVERSOR

Se recomienda un mantenimiento preventivo en forma regular para sus inversores

solares a lo largo de su ciclo de vida, para asegurar la máxima disponibilidad y
mínimos costos imprevistos de reparación. Con un oportuno mantenimiento
preventivo, la fiabilidad de los inversores solares puede ser garantizada y su vida útil
extendida.

El mantenimiento preventivo de los inversores solares, consiste en inspecciones

anuales y reemplazo de componentes, de acuerdo al programa de mantenimiento
específico del producto. Un detallado reporte de servicio, incluye recomendaciones
para acciones futuras. Estos reportes ayudan al cliente a mantener un buen uso de
sus activos y a planificar eventuales migraciones a nuevos productos. El
mantenimiento preventivo también está disponible bajo un contrato de servicio.

La frecuencia de revisiones del inversor solar de la instalación debería ser de una vez
al año. La vida media de una instalación solar es de entre 25 y 30 años, por lo que, si
se realiza esta revisión cada año, se puede conseguir que todos los elementos que la
componen funcionen con la máxima eficiencia durante toda su vida útil.
46

El fallo de cualquier elemento de la instalación solar puede causar que su eficiencia

vaya cayendo y no se pueda disfrutar un rendimiento al 100%. Si el fallo se produce
en un elemento importante como es el inversor solar, puede llegar a producirse un
fallo completo y causar una avería grave.

MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE

PANELES SOLARES
Debido a sus características de longevidad y resistencia a la intemperie, los sistemas
de paneles solares requieren poco mantenimiento. Sin embargo, existen algunas
recomendaciones básicas para mantener el equipo en condiciones óptimas:

- Una vez al mes limpia los paneles con agua y un trapo durante el periodo más fresco
del día. Retira depósitos de suciedad, polvo y hojas sobre los mismos. Evita el uso de
productos abrasivos y estropajos que puedan rayar los paneles.

- Comprueba que la toma a tierra esté en buenas condiciones.

- Cada 6 meses realiza una revisión del cableado y de la estructura para verificar que
estén en buenas condiciones, comprueba que no tengan deformaciones o grietas,
verifica que toda la tornillería esté apretada, si algún elemento está defectuoso,
sustitúyelo.
47

- Cada dos meses realiza una inspección visual y verifica que el cristal de protección
de los paneles no esté roto y que el marco no tenga deformaciones ni roturas.

- Cada 6 meses durante los equinoccios de primavera y otoño, de preferencia al medio

día, se realizará la medición con los máximos valores calculados durante la etapa de
diseño.

- Revisa el voltaje a la salida del sistema de paneles con el fin de llevar un registro y
poder evaluar si el desempeño del sistema tiene consistencia con el desgaste previsto
por el fabricante, o bien si es acelerado y requiere hacer valida la garantía de los
paneles u otros componentes.

- Hacer hincapié en estas actividades de mantenimiento permitirá obtener el mayor

rendimiento del sistema solares durante el mayor tiempo posible.

PROFUNDIZA LOS CONOCIMIENTOS DEL MÓDULO 7

- Mantenimiento de Módulos fotovoltaicos:

https://www.youtube.com/watch?v=aYHAYLoT4lY

- Mantenimiento y Limpieza Inversores Solares

https://www.youtube.com/watch?v=5RQ57vUFGpE
48

- Operación y mantenimiento de plantas fotovoltaicas

https://www.youtube.com/watch?v=DQt2KQHybK8

SISTEMA DE BOMBEO SOLAR

Los sistemas solares de bombeo pueden satisfacer un amplio rango de necesidades
que van desde 1,000 litros diarios para abrevar pequeños ganados o para consumo
humano, hasta 50,000 litros diarios para abrevar ganados más grandes e irrigar
pequeñas parcelas.

Su costo inicial es alto comparado con sistemas de bombeo a base de motores de

combustión. Por consiguiente, el proyectista o usuario debe considerar
cuidadosamente las ventajas y desventajas de la opción solar antes de tomar una
decisión.

Un sistema FV de bombeo es similar a los sistemas convencionales excepto por la

fuente de potencia. Su operación es muy sencilla, como se muestra en los
componentes principales que lo constituye: un arreglo de módulos FV, una unidad de
control o controlador electrónico, un motor acoplado a una bomba y un tanque de
almacenamiento.

Las necesidades de agua para consumo humano y de animales requieren del uso de
un tanque de almacenamiento. Se recomienda almacenar el agua para tres días de
reserva. Almacenar agua en tanques es mucho más económico que almacenar
energía en baterías. Después de algunos años de uso, las baterías necesitan
reemplazarse, mientras que la vida útil de un tanque de almacenamiento bien
construido es de varias décadas. En general, no se recomienda utilizar baterías en
los sistemas solares de bombeo.

EL EQUIPO DE BOMBEO
La potencia que producen los módulos FV es directamente proporcional a la
intensidad del sol. Es decir, a medida que varía la intensidad solar durante el día,
también cambia la disponibilidad de potencia para la bomba.

Las bombas centrífugas superficiales tienen la ventaja de fácil acceso para

reparaciones y mantenimiento. Sin embargo, están limitadas en términos de
capacidad de succión (7 metros máximo). Son de bajo costo, larga durabilidad y
toleran cierta cantidad de arena y otros sedimentos. Se recomiendan para
aplicaciones que requieran grandes volúmenes de agua (20,000 a 40,000 litros por
día) a baja altura de bombeo (1 a 10 metros).
49

Las bombas centrífugas sumergibles son las más comunes en sistemas de bombeo
FV. Hay una gran variedad de modelos. Generalmente tienen varios impulsores y por
ello se les conoce como bombas de paso múltiple. Estas bombas no deben operarse
en seco porque sufren daños por sobrecalentamiento. La mayoría son muy confiables
y pueden durar más de 10 años en servicio continuo, aunque su costo inicial es mayor
que las bombas superficiales. Se recomiendan para bombear cantidades moderadas
de agua (5,000 a 20,000 litros por día) a carga dinámica total media (20 a 35 metros).

Las bombas volumétricas o de desplazamiento positivo son adecuadas para el

bombeo de bajas cantidades de agua (1,000 a 5,000 litros por día). Son más eficientes
que las bombas centrífugas, especialmente a mayor altura de bombeo. Algunas de
estas bombas usan un cilindro y un pistón para mover el agua; otras utilizan
diafragmas. Este tipo de bombas son menos resistentes a la arena. Los diafragmas y
sellos se desgastan y deben ser reemplazados periódicamente. Existen modelos
sumergibles y no sumergibles.