Guía integral de sistemas solares fotovoltaicos: desde principios de trabajo hasta componentes clave

Los sistemas solares fotovoltaicos (PV) están creciendo rápidamente en todo el mundo como una solución clave de energía limpia. Sin embargo, muchas personas no están familiarizadas con cómo funcionan y sus componentes críticos. Este artículo proporciona un análisis en profundidad de cómo los sistemas fotovoltaicos solares están estructurados y operados, con explicaciones detalladas de equipos clave como cajas de combinadores, protectores de sobre/bajo voltaje, interruptores de aisladores, conectores solares, fusibles y interruptores de circuitos de casos moldeados (MCCBS).

1. ¿Cómo se estructura un sistema solar fotovoltaico?

El objetivo central de un sistema solar fotovoltaico es convertir la luz solar en electricidad y entregarla de manera segura a la red o almacenamiento de energía. Un sistema completo generalmente incluye los siguientes componentes:

Paneles solares (módulos fotovoltaicos) → absorber la luz solar y generar corriente continua (DC)

Caja de combinador (LQX/LQTSerie) → Combina corrientes de múltiples paneles solares

Inversor → convierte DC en corriente alterna (AC)

Distribución de energía y dispositivos de protección (fusibles, disyuntores,interruptores de aislador, etc.) → garantiza la seguridad del sistema

Sistema de almacenamiento de energía (opcional) → almacena el exceso de electricidad (por ejemplo, baterías de litio)

Cuadrícula o carga → suministra energía a hogares, empresas o la cuadrícula

2. ¿Cómo funciona un sistema solar fotovoltaico?

(1) Efecto fotovoltaico y generación de energía

La luz solar golpea los paneles solares (módulos fotovoltaicos), y el material semiconductor de silicio absorbe fotones, generando corriente continua (DC).

Un solo panel generalmente produce 30V-50V (DC), con corriente dependiendo de la intensidad de la luz solar y la eficiencia del panel.

(2) Combinación de corriente (caja de combinador)

Múltiples paneles están conectados en serie o paralelo, y la corriente combinada fluye a una caja de combinador PV para la gestión centralizada.

La caja de combinadores incluye fusibles, protección contra sobretensiones (SPD) y monitoreo actual para evitar sobrecargas o cortocircuitos.

(3) DC Power Distribution & Protection (fusibles, interruptores de aislador, MCCBS)

FUSE (serie LQPV-32): evita que la corriente excesiva se dañe.

Interruptor de aislador (serie LONQ-40): desconecta manualmente los circuitos para el mantenimiento.

Interruptor de circuito de casos moldeados (serie LQM1/M3): proporciona protección contra la sobrecarga y cortocircuito (por ejemplo, MCCBS con clasificación de CC de 1000V).

(4) Conversión del inversor (DC → AC)

La potencia de DC ingresa al inversor, convirtiéndolo en 220V/380V AC para uso doméstico o industrial.

Los sistemas atados a la red alimentan el exceso de potencia de regreso a la cuadrícula, mientras que los sistemas fuera de la red lo almacenan en baterías.

(5) Protección por encima/subtensión (serie AVP 2P/4P)

Cuando el voltaje de la cuadrícula fluctúa, el protector de exceso de voltaje/bajo voltaje corta automáticamente la alimentación para evitar el daño del equipo.

(6) Cableado y conexiones (conectores solares)

Los conectores solares MC4 son el estándar de la industria, asegurando la transmisión impermeable, resistente a la corrosión y de alta corriente (por ejemplo, 30A/1000V).

3. Componentes clave de un sistema fotovoltaico solar

(1) caja de combinador fotovoltaico

Función: combina múltiples cadenas de paneles solares y proporciona protección.

Componentes clave:

Fusibles (protección contra sobrecorriente)

Dispositivo de protección contra sobretensiones(SPD) (Protección de rayos)

Monitoreo de corriente/voltaje (características inteligentes opcionales)

(2) Protector de sobre/subtendencia (OVP/UVP)

Función: monitorea el voltaje de la cuadrícula y desconecta la alimentación si el voltaje es demasiado alto (> 270V AC) o demasiado bajo (<170V AC).

(3) interruptor de aislador de CC

Función: Desconecta manualmente los circuitos de CC para un mantenimiento seguro.

Tipos comunes:

Interruptores de aislador rotativo (adecuado para uso al aire libre)

Aisladores de tipo circuito de circuito (con protección integrada)

(4) Conectores solares (estándar MC4)

Características clave:

Tolerancia impermeable, resistente a los rayos UV y de alta temperatura

Corriente nominal: 30a

Voltaje nominal: 1000V DC

(5) fusibles fotovoltaicos (serie GPV/GR)

Función: protege las matrices fotovoltaicas de cortocircuitos y sobrecargas.

Diferencias de los fusibles estándar:

Calificación de alto voltaje (DC 1000V+)

Alta capacidad de ruptura (puede interrumpir grandes corrientes de fallas)

(6) interruptor de caja moldeado (MCCB para solar)

Función: proporciona protección contra la sobrecarga y cortocircuito para los sistemas DC.

Especificaciones típicas:

Voltaje nominal: DC 1000V

Corriente nominal: 32A-2550A

4. Aplicaciones de los sistemas solares fotovoltaicos

Solar residencial en la azotea (5kW-10kW, con almacenamiento)

Plantas fotovoltaicas comerciales e industriales (50kW-1MW, cuadrícula)

Sistemas solares fuera de la red (áreas remotas, a base de batería)

Agrivoltaics (integración solar + agrícola)

5. Tendencias futuras: sistemas solares más inteligentes y más eficientes

Monitoreo inteligente: seguimiento en tiempo real a través de aplicaciones móviles (por ejemplo, generación de energía, alertas de fallas).

Solar + Integración de almacenamiento: sistemas híbridos como Tesla Powerwall.

Microinvertidores: optimiza cada panel individualmente para una mayor eficiencia.

Conclusión

Los sistemas solares fotovoltaicos funcionan a través del proceso de módulos fotovoltaicos → caja del combinador → inversor → distribución de potencia → cuadrícula/almacenamiento, con componentes críticos como cajas de combinadores, fusibles, interruptores aisladores, conectores y MCCB que garantizan un rendimiento eficiente, seguro y estable.

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