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martes 22 de mayo del 2018
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Los diodos, su importancia en los paneles solares fotovoltaicos

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Definición

Un diodo es un componente que permite la circulación de corriente entre sus terminales en sólo un sentido y la bloquea en el sentido contrario.

El diodo rectifica y limita las señales el mismo que está considerado como el componente activo más elemental entre los transitores y los amplificadores.

Teóricamente es la unión de un cristal, 'tipo N' y un cristal 'tipo P' de cualquier material semiconductor, aunque los que más predominan son los de silicio (Si) y de Germanio (Ge).

El origen de "Diodos" es el griego cuyo significado es "Dos Caminos" ( DI-ODOS )

Problemas Comunes con las sombras

Como se ve en esta imagen basta que llega una pequeña sombra de una rama de un árbol (ejemplo) para que se produzca una caída de paso de energía eléctrica por el sistema.

Este problema es obvio porque el sistema solar fotovoltaico se compone de una serie de células solares individuales unas seguidas de otras.

La corriente de salida de todo el panel se limita a lo que pasa a través de esas células, pero como hay células afectadas por la sombra del árbol, no importa una, la potencia de salida desde el panel bajará a "cero".

Las células con alta irradiación solar forzarán a las que están en sombra a conducir una corriente mayor que la que pueden aceptar en esas condiciones de cortocircuito.

La única forma de que las células en sombra puedan operar con una corriente mayor es que trabajen en una región de tensión negativa, lo que origina una pérdida de la tensión total del conjunto.

Si una célula es de 50% de sombra, la salida de energía de todo el panel se reducirá en un 50%. No importa el tamaño de la sombra, hasta suelen quemarse las células.

Tipos Principales de Diodos

El diodo de potencia

Dispositivo unidireccional, por donde circula la corriente en un sólo sentido y contrario al de conducción.

El único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y cátodo.

Los diodos de potencia se caracterizan porque en estado de conducción, deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión.

En sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas.

El Diodos de Paso (Bypass)

Estos diodos se instalan dentro de la caja o módulo y permiten que la corriente fluya alrededor de la parte del módulo averiado por ejemplo.

Los Paneles solares grandes normalmente llevan diodos de bypass especialmente para los sistemas de paneles encima de 36V.

Un diodo de bypass se puede activar si una celda en el módulo está dañada.

Los diodos de paso protegen la celda o celdas que están '"sombreada: sin energía" permitiendo que las otras celdas sigan aportando energía normalmente. Evita que la celda malograda bloquee el la salida de todas otras conectadas en serie y trabaje el panel o los paneles solares normalmente.

El uso de diodos para aplicaciones de bloqueo y de paso es para conseguir una mejor eficiencia y una mayor protección de los elementos de los módulos solares.

Las acciones de bloqueo y bypass son diferentes, y aunque a menudo se utilicen los mismos dispositivos para unas y para otras, los resultados de sus acciones son bien distintos.

Instalación

La ubicación de estos diodos son lo más cerca al panel o esté instalados dentro de la caja de conexiones parte posterior del panel.

Diodos de bypass se pueden conectar entre los paneles solares, y también entre grupos de células de un panel solar de manera que la pérdida de energía sólo sea de la parte sombreada.

Cuando un panel está parcialmente sombreado, la corriente de la parte sombreada del panel pasa a través de un diodo que no pasa por el grupo de sombreado (s) de las células.

Es cierto que debido al diodo se pierde una parte de energía en forma de calor. De todas maneras sucede una caída de tensión pero el sistema sigue trabajando que sin la presencia de los diodos los daños serían mayores hasta boquearse totalmente el trabajo de los paneles solares fotovoltaicos.

Son instalados en conducto positivo salida del panel solar preferentemente entre el fusible y la batería.

Se recomienda usar diodos de bloqueo de cadenas para impedir el flujo de corriente desde las cadenas fuertes hacia las débiles.

Sin estos diodos, la corriente procedente de algunas cadenas, podría pasar a través de cadenas dañadas o defectuosas lo que con el tiempo perjudicaría a los módulos.

En estos casos, generalmente se instala un solo diodo entre el controlador y el conjunto para impedir el flujo inverso de corriente.

Considerar que la caída de tensión de cada diodo de 0.4 a 0.7V, representa casi un 6% de caída en un sistema de 12 V. En un sistema de tensión nominal de 48 V, este porcentaje de caída tendría menos consecuencias.

Recomiendan usar diodos de bloque en sistemas de paneles de 12 voltios o más.

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Acerca del autor

Eliseo Sebastian Tames Ing Químico Master en Gestión y Auditorías Ambientales

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