Lo primero que nos viene a la cabeza cuando vemos un panel de células fotovoltaicas, es imaginar que podemos desenchufarnos de la red eléctrica y producir nuestra propia energía. Y ciertamente, ésta ha sido una de las principales aplicaciones de los paneles solares fotovoltaicos: la energía solar autónoma. El sistema funciona de forma que se captan los electrones producidos por el panel solar y se almacenan en una batería. La capacidad de energía que pueda almacenar la batería nos permitirá aprovecharla ya sea directamente en forma de corriente continua (algunos aparatos funcionan con ella) o transformada en corriente alterna (CA) por un inversor.
El cálculo del diseño de un sistema solar autónomo se basa siempre en la potencia de los aparatos eléctricos que usamos y del tiempo que estarán funcionando. El talón de Aquiles de estos sistemas autónomos es siempre el sistema de almacenaje: las baterías, que requieren de un cuidado permanente y que habrá que reponerlas, pues tienen una duración limitada (alrededor de un tercio de la vida útil de los paneles solares). Sin embargo, los sistemas autónomos o aislados fotovoltaicos han permitido a muchas zonas rurales disponer de electricidad; en sitios donde hacer llegar el cableado y las infraestructuras de la red eléctrica convencional no era rentable. La electrificación rural con energía fotovoltaica está subvencionada por este motivo.
Esquema de un sistema eléctrico fotovoltaico aislado o autónomo. Cuando se usan paneles solares para conexión a la red eléctrica, no hay el regulador de carga ni la batería. Por este motivo, con el Kit Fotónico GS120 sólo se genera corriente alterna a 220 V y 50 Hz, para que esta pueda introducirse en la red eléctrica según su rango de parámetros legales.
El kit fotónico se ha diseñado para ahorrar energía no para almacenarla
La energía eléctrica limpia que produce un panel fotovoltaico también puede usarse como un freno que nos ahorre una parte de la electricidad que consumimos de la red eléctrica. Éste es el diseño que se ha aplicado al Kit Fotónico GS120 de la Guerrilla Solar. Para hacer esta función, un panel solar fotovoltaico debe convertir la electricidad de corriente continua (CC) en corriente alterna (CA) y para ello se precisa de un inversor. Y para que esta corriente alterna pueda introducirse en una red eléctrica habitual de forma óptima, este aparato debe disponer de una electrónica especial, que sea capaz de monitorizar o "reproducir" los parámetros de la red eléctrica en la cual se tiene que introducir, y adaptarse a ellos. Ésta es la tarea que realiza el microinversor de 125 W que incorpora el Kit Fotónico GS120. Una de las claves de seguridad de este microinversor fabricado por Eshia es que cumple con la condición normativa sobre la conexión de instalaciones fotovoltaicas para que bajo ninguna circunstancia pueda verterse corriente continua producida por el generador fotovoltaico a la red eléctrica o que circule por el campo de captadores, este inversor va equipado con separación galvánica (o sea con separación física entre los circuitos a través de dos bobinas toroidales). De esta forma, cuando circula la corriente por una, ésta induce la corriente en la otra, y así se evita que en caso de mal funcionamiento, o avería del inversor, pueda darse lugar este tipo de circulación de electricidad.
Los parámetros de la red eléctrica vienen definidos por un voltaje o tensión (220 V) y una frecuencia (50 Hz). Para que nuestros aparatos eléctricos domésticos funcionen correctamente, estos parámetros de la red eléctrica deben manterse estables. Sin embargo, también es cierto que para curarse en salud, los fabricantes han diseñado sus electrodomésticos para que funcionen incluso enchufados fuera de los parámetros estándar.
Medición de la energía producida un día con buena radiación a primera hora de la mañana por el kit fotónico GS120 y que se introduce en la red eléctrica de nuestro hogar.
El kit fotónico GS120 de la Guerrilla Solar, por razones de seguridad, ha sido programado para que sólo transforme la radiación solar en corriente alterna si, -y sólo si-, la red eléctrica donde se enchufa tiene los parámetros eléctricos establecidos por la legislación. Lamentablemente, en algunos sitios del país la calidad del sistema eléctrico que llega a los enchufes de nuestros hogares está fuera de rango legal, aunque puede que no lo apreciemos ya que la mayoría de los electrodomésticos funcionan. La cuestión es que, en estos casos, el Kit de la Guerrilla Solar no funcionará. Un técnico electricista puede medir la tensión y la frecuencia de la electricidad que nos llega a casa, y si alguno de estos parámetros está fuera del rango legal, el Kit actuaría sin poder conectarse y sin producir electricidad. Este comportamiento es fundamental porque ya hemos explicado que, si se corta la red eléctrica, el panel de la Guerrilla Solar deja de funcionar; así una instalación eléctrica doméstica sigue siendo totalmente segura para manipularse al no tener corriente ni tensión a pesar de que el Kit siga enchufado. Luego, cuando volvamos a connectar nuestro hogar a la red eléctrica, el Kit estará durante 3 minutos monitorizando la red antes de empezar a inyectar electricidad.
Así, el kit fotónico GS120 no está diseñado para parámetros de una red eléctrica que no sea la estándar en Europa. Por este motivo, el microinversor diseñado especialmente para la conexión a la red eléctrica europea, no sirve para los países con corriente a 110-120 V y frecuencias diferentes a 50 Hz.
Otra situación que genera un funcionamiento no óptimo del Kit es si el panel está instalado con una inclinación y/o orientación no adecuadas. Al no recibir suficiente radiación solar directa, puede que el módulo fotovoltaico no alcance a generar electricidad suficiente para que el inversor tenga el voltaje mínimo para conectarse. Cuando no hay radiación solar suficiente, el voltaje cae y la electrónica del inversor empieza a buscar el punto de máxima potencia para reconectarse. Pero si el inversor no se puede reconectar porque la radiación solar de ese momento no es suficiente para alcanzar a generar el voltaje mínimo, se apagan los 2 indicadores LED a la espera que la radiación solar, y por consiguiente el voltaje, aumente. En el momento en que sale el sol y el voltaje sube, el inversor puede ya volverse a conectar. Así, llegados al punto que la radiación solar es suficiente, el inversor comenzaría a conectar y a testear la red durante 3 minutos, tiempo durante el cual el LED encendido será rojo y quedará parpadeando. Una vez finalizado el testeo de la red durante 3 minutos, el inversor ya conectará de forma óptima y el módulo fotovoltaico podrá inyectar electricidad a la red doméstica. En condiciones de funcionamiento habitual, los LEDS indicadores verdes irán dando la lectura de producción eléctrica.
A parte de una instalación en emplazamiento inadecuado, esta situación descrita en el párrafo anterior, también puede suceder en los meses de invierno y, -por descontado-, en los días nublados cuando no se alcancen los mínimos de radiación solar para que el panel pueda verter electricidad a la red doméstica.
Una correcta inclinación y orientación, además de que no tenga sombras sobre su superficie, son factores esenciales para que el Kit Fotónico GS120 de la Guerrilla Solar funcione correctamente.
Experimentando con el Kit Fotónico GS120
Para entender cómo funciona dentro de nuestra casa el panel de la Guerrilla Solar hemos diseñado un pequeño experimento que vamos a describir a continuación. A un hogar con conexión a la red eléctrica general le hemos conectado un medidor de energía instantánea y hemos desconectado todos los aparatos eléctricos de la vivienda hasta que el medidor nos ha dado el valor de 0 Wh. A continuación, hemos enchufado el panel solar en un enchufe cualquiera del hogar: en este caso, uno situado en la propia terraza donde se colocó el Kit GS120.
Una vez enchufado el panel de la Guerrilla Solar durante un día de sol radiante, el contador ha indicado 0,083 kWh (o sea 83 vatios hora). Lógicamente este medidor no puede medir la dirección de la corriente, o sea que nos indica que por la red circulan estos 83 Wh. Al no haber nada de consumo en el hogar en este momento, esta electricidad buscaría salir de la vivienda para ir al consumo eléctrico más cercano (quizás al vecino, aunque los electrones viajan a la velocidad de la luz).
A continuación se han encendido dos lámparas de bajo consumo de 10 W (o sea un consumo total de 20 W, o lo que es lo mismo 0,020 kWh) y el display del medidor ha bajado a 0,062 Wh (o sea que aún se estarían escapando de nuestra 62 Wh). Pero en el momento en que se pone en marcha el motor de la nevera, por ejemplo, que consume 84 Wh, entonces el contador vuelve a marcar 0 Wh. En este momento, la nevera está totalmente alimentada por nuestro Kit solar, por lo que el consumo eléctrico que proviene de la red general es cero. El contador inteligente no puede distinguir en qué sentido le viene la corriente, pero sí que visualiza perfectamente la compensación entre la generación de vatios verdes con los que consumimos.
En la primera medida, la potencia solar en el momento, cuando el consumo eléctrico del hogar es 0. En la segunda imagen, se ha puesto en marcha 2 bombillas de bajo consumo de 10 W, que en total consumen 20 Wh de electricidad, con lo cual lo que se aprecia es que éstos son descontados (83 W - 20 W). En la tercera imagen, se han apagado las bombillas y se muestra el momento en que la nevera se pone en marcha, con un consumo de precisamente 83 Wh. La producción eléctrica del Kit es justo la misma que está consumiendo en ese instante el motor de la nevera; así el consumo eléctrico medido queda en cero (83 W - 83 W). Un ejemplo evidente para comprobar el ahorro que permite el panel solar del Kit Fotónico.
El panel GS120 es de 120 Watios pico de potencia, y está dimensionado a este tamaño precisamente para que en un día de máxima radiación solar nos genere algo más de 100 Wh. Este consumo de 100 Wh lo tenemos de sobra en un hogar estándar en España, por lo que las dimensiones del panel garantizan que habitualmente toda la electricidad verde que genere el panel de la Guerrilla Solar la consumamos en nuestro hogar. Así, al consumir en el mismo instante la electricidad que estamos produciendo en nuestro hogar, ahorramos y contribuimos a la reducción de emisiones de efecto invernadero y de residuos radiactivos. La radiactividad y las emisiones de CO2 están asociadas a la electricidad sucia producida con combustibles fósiles o en centrales nucleares, que es de donde proviene habitualmente la electricidad que consumimos de la red eléctrica general. Y es que este panel fotovoltaico ha sido diseñado como una herramienta para luchar contra el cambio climático.
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Más información sobre la Guerrilla Solar en: www.terra.org/guerrilla
