El diodo es un dispositivo semiconductor que permiten pasar la corriente eléctrica en un sentido y la bloquean en el sentido contrario. Es un componente básico de los circuitos electrónicos y eléctricos, muy presentes en nuestra vida diaria.
Los diodos instalados en las cajas de conexión de los paneles fotovoltaicos sirven para prevenir el consumo de energía cuando las células están sombreadas o dañadas.
Básicamente, y como definición rápida, un diodo es un componente electrónico de dos
terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Estos también se conocen como rectificadores porque cambian corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) pulsante. Los diodos se clasifican según su tipo, tensión y capacidad de corriente.
Los diodos tienen una estructura electrónica llamada Unión PN, es decir son la unión de un material semiconductor llamado N con otro llamado P. A modo más profundo, entramos un poco en el significado de estos semiconductores. ¿Esto te recuerda algo?
Guía de contenido
Diodos de ByPass
Una célula solar es un dispositivo electrónico que convierte la luz en corriente eléctrica, esta conversión es directa, no son necesarios mecanismos ni partes móviles y no requiere otro combustible que no sea la luz solar y no se produce ningún residuo durante esta conversión.
Hay que tener en cuenta que cada una de la células debe tratarse como un circuito eléctrico, incluso podríamos darle unos valores determinados a sus parámetros eléctricos y de temperatura.
Cada célula tiene una fuente de alimentación que inyecta corriente en función de la cantidad de radiación solar que recibe, un diodo de corriente que no permite el paso de corriente cuando hay radiación y que lo permite cuando no hay radiación , y dos resistencias, una en serie y una en paralelo.
Entonces en condiciones normales sin sombras en el panel, se crea una tensión de negativo a positivo en el diodo de bypass y por lo tanto el diodo no conduce la corriente. Por tanto es como si no estuviera conectado.
En el caso en que se produzca un sombreado parcial del módulo, parte de las células dejan de generar tensión y se comportan como una resistencia provocando una caída de tensión que invertirá la polaridad en el diodo (Mas a menos), el diodo se abre y permite el paso de la corriente a través de él.
Esta célula que no suministra corriente, se comporta como una carga resistiva. Al tratarse la célula fotovoltaica como una carga resistiva la corriente que circula por la resistencia hace que esta consuma una potencia proporcional a la corriente que circula por ella. Así pues la potencia que disipa esta resistencia se obtendría a través de la siguiente ecuación:
Potencia (W) = Corriente (A) x Tensión de la célula (V)
Gran parte de esta potencia se trasformará en temperatura por lo que la célula se va a calentar.
Cuando no existen sombras, todas las células conectadas en serie reciben radiación, por lo tanto se comportan como una fuente productora de energía, en este caso el diodo de bypass no deja pasar la corriente y ésta circulará hasta el siguiente grupo de células, completando las series necesarias.
En el caso de una sombra, parte de esas células se comportarán como resistivas, pasando de productoras a consumidoras de energía, al no haber radiación el diodo de bypass permite el paso de la corriente, este grupo de células quedará inutilizado, no rompiendo la serie con otros grupos y permitiendo el funcionamiento, aunque su rendimiento sea menor. Evitaremos así posible s deterioros en otras partes de la serie y de las consecutivas.
Diodo de bloqueo
Los diodos de bloqueo se colocan en paralelo en la asociación de células para evitar que la batería se descargue a través del campo solar cuando éste no reciba radiación.
Mientras exista radiación solar, las células producirán corriente que circulará en sentido exterior, cargando el elemento acumulador, en nuestro caso las baterías.
Al no haber radiación solar (cuando se haga de noche) lo que ocurrirá en el circuito será todo lo contrario con lo que con este tipo de montaje se van a descargar las baterías, como dijimos anteriormente, las celdas se comportan como resistencia, por lo tanto si reciben energía, estas la consumen.
Para evitar este problema, se colocan los diodos de bloqueo de nomenclatura idéntica a los de bypass. En este caso, como que el diodo sólo deja pasar la corriente en un sentido, ocurre que la tensión inversa proveniente de las baterías no llegará a los paneles, por lo que no se descargarán. Habitualmente todos los paneles fotovoltaicos de cierta calidad, llevan incorporados en su caja de conexiones el diodo de bloqueo, aunque podemos afirmar que si el sistema está controlado por un regulador, el diodo no es necesario en lo que concierne a esta función.
En caso de sombras
En el caso que tengamos que colocar módulos fotovoltaicos comunes y dado que los diodos protegen líneas longitudinales en el caso de sombreado en el módulo en posición vertical todos los tramos presentaran células en sombra y por tanto todos los diodos abrirán derivando la corriente.
Diodo de bypass en módulo fotovoltaico. Si el módulo está en posición horizontal todos las células sombreadas están protegidas por el mismo diodo, con lo que 2/3 partes del módulo continuarán funcionando de manera correcta.
Por otro lado, el armado de los módulos de celda partida, nos permite su diseño tanto horizontal como vertical. Pues está dividido también por la mitad, dando versatilidad ante eventuales sombras transitorias y/o por los motivos ya explicados anteriormente.
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