La energía solar y los paneles solares son cada vez más comunes en nuestras vidas. Casi todo el mundo conoce el concepto de paneles solares y su funcionamiento. Sin embargo, además de paneles solares, términos como "dedos de celdas solares" y "barras colectoras solares" también son importantes para el funcionamiento de los sistemas de energía solar. En este blog, explicaremos qué son las barras colectoras solares, qué son los dedos de celdas solares, cuál es la función de las barras colectoras en las celdas solares, etc.
¿Qué son las barras solares?
Una barra colectora solar es una tira fina de aluminio o cobre Se encuentra entre las celdas de un panel solar. Su función es separar las celdas solares y conducir la corriente continua que estas captan de los fotones solares hasta el inversor solar. Este último convierte la corriente continua en corriente alterna viable.
El tamaño de una barra colectora determina la cantidad máxima de corriente que puede transportarse de forma segura. Normalmente, en los paneles solares, las barras colectoras son planas. Esta superficie plana les proporciona una alta relación entre el área superficial y la sección transversal, lo que les permite disipar el calor de forma más eficiente. El aislamiento puede rodear completamente las barras colectoras o bien, los aisladores pueden sujetarlas.
En la industria solar, las barras colectoras se conectan a los paneles solares mediante conexiones soldadas. Normalmente, se alojan dentro de canalizaciones, tableros de distribución o aparamenta. Por otro lado, en los paneles solares, las barras colectoras solares suelen estar alojadas en canalizaciones, con largas barras alojadas en cubiertas protectoras. ¿Cuál es la función de las barras colectoras en las células solares? Este tipo de disposición permite que los nuevos circuitos se ramifiquen en cualquier punto del recorrido de las canalizaciones. Esto crea múltiples puntos de transmisión a lo largo del conjunto solar. Con esto, ya sabe qué son las barras colectoras solares y cuál es su función en las células solares.
¿Qué son los dedos de células solares?
Tras aprender qué son las barras colectoras solares y cuál es su función en las células solares, exploremos también qué son los contactos de las células solares. Las células solares de silicio están metalizadas con finas tiras impresas en sus extremos frontal y posterior. Estas tiras de contacto se denominan barras colectoras solares. En las células solares, cuando los fotones inciden sobre ellas, las barras colectoras conducen la corriente continua generada. Los contactos de las células solares son finas rejillas metálicas dispuestas perpendicularmente a las barras colectoras. Estos contactos se encargan de recoger la corriente continua generada y suministrarla a las barras colectoras.
¿Qué es la tecnología y el módulo Multi Busbar?
En la industria solar, existe una gran demanda de paneles solares de alto rendimiento a un precio razonable. Esta creciente demanda está impulsando la experimentación con la estructura de las células y módulos solares. Una de las principales modificaciones o innovaciones en los paneles solares es la incorporación de múltiples barras colectoras.
Generalmente, las barras colectoras solares están hechas de cobre recubierto con pasta de plata para mejorar la conductividad eléctrica en la parte frontal. Esto también minimiza la oxidación en la parte posterior. Se utilizan varias barras colectoras para conectar las células solares entre sí, lo que ayuda a generar electricidad de alto voltaje.
Un panel con múltiples barras colectoras garantiza un alto potencial de ahorro. Esto se debe a que el proceso de metalización requiere una menor cantidad de recubrimiento de plata en la cara frontal. En la fabricación de células solares fotovoltaicas, el proceso de metalización desempeña un papel fundamental, ya que el recubrimiento de plata para la deposición de barras y dedos es uno de los pasos más costosos en la fabricación de células. Las barras colectoras múltiples ayudan a reducir la resistencia total en serie de las células solares interconectadas. Con esto, ya debería haber comprendido qué es la tecnología de barras colectoras múltiples y qué es un módulo solar multibarra. A continuación, veamos qué son las 9 barras colectoras en los paneles solares.
¿Qué es 9 Bus Bar en un panel solar?
Los paneles solares con 9 barras colectoras indican que el módulo contiene varias celdas con nueve barras colectoras. Cuantas más barras colectoras tenga un panel solar, mayor será su capacidad de conducción eléctrica. Existen otros tipos de paneles solares con diferentes configuraciones de barras colectoras, como 3BB, 4BB y 5BB. La superficie de una celda solar estándar se caracteriza por una cuadrícula de barras colectoras y contactos. Ahora que ya sabes qué son los paneles solares con 9 barras colectoras, veamos cómo elegir el tamaño adecuado.
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¿Cómo elijo el tamaño de una barra colectora?
El cálculo del tamaño de las barras colectoras es fundamental para evitar el sobrecalentamiento en un sistema eléctrico. La mayoría de los ingenieros eléctricos, consultores y electricistas utilizan una regla común para elegir el tamaño de las barras colectoras: el método de la regla general. Anteriormente, el cálculo del tamaño de las barras colectoras se realizaba manualmente, y en este caso, la regla general les resultó útil.
La regla general indica la cantidad de corriente que puede soportar una barra colectora de 1 mm² (mm²). El cobre y el aluminio son los dos materiales más comunes para fabricar barras colectoras. Ambos tienen su propia capacidad para soportar corrientes.
- 1 mmXNUMX de barra colectora de cobre puede sin aproximadamente 1.2 Amperios.
- 1 mmXNUMX de barra colectora de aluminio Puede soportar casi 0.7 amperios.
Es evidente que estos ejemplos no son sinónimo de estándares internacionales, ya que no se pueden encontrar los valores de tolerancia. Algunas personas pueden usar una barra conductora de cobre para suministrar 1.5 amperios, mientras que otras pueden usar una barra conductora de aluminio para suministrar 1 amperio.
Con el tiempo, esta regla primitiva dejó de ser fiable para corrientes altas de miles de amperios. Ahora necesita realizar un cálculo preciso con un estándar adecuado. Con esto, debería haber comprendido cómo elegir el tamaño de la barra colectora.
¿Qué factores hay que tener en cuenta al calcular el tamaño de las barras colectoras eléctricas?
Al analizar y calcular el tamaño de las barras colectoras eléctricas, estos son algunos factores que debe considerar:
- Fuerzas electrodinámicas y resonancias mecánicas en condiciones normales y extremas (defectuosas).
- Distancia mínima de separación entre fase y tierra y entre fase y fase.
- Selección del aislador de barras colectoras adecuado.
- Instalación adecuada y segura de pernos para conexiones de barras colectoras múltiples.
- Efectos térmicos producidos por el aislante y la barra colectora tanto en condiciones normales como extremas (defectuosas).
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¿Cómo dimensionar las barras colectoras?
La corriente no es el único factor que determina el tamaño de la barra colectora. El aumento de temperatura en la barra colectora debe cumplir con las especificaciones de las normas nacionales o internacionales. Las normas son:
1. Norma estadounidense, ANSI C37.20
Esta norma establece que la temperatura máxima es aproximadamente 65 °C superior a la temperatura ambiente en 24 horas. La temperatura ambiente es de 40 °C. En este caso, se utilizan pernos de terminación plateados. El aumento de temperatura admisible es de 30 °C si no se instala ningún perno.
2. Norma británica, BS 159
Esta norma establece que el aumento máximo de temperatura es aproximadamente 50 °C superior a la temperatura ambiente en 24 horas. En su punto máximo, la temperatura ambiente oscila entre 35 °C y 40 °C.
El tamaño básico de una barra colectora de cobre es de 1250 amperios/1 pulgada cuadrada (pulg²) o 2 amperios/2 mm² (mm²). Sin embargo, estos valores pueden variar según el condado. Esta es solo una decisión de primera necesidad, y para la decisión final debe considerar otros factores. Asegúrese de consultar el catálogo del fabricante antes de tomar la decisión final.
¿De qué depende el tamaño de la barra colectora?
Además de los factores que aprendimos anteriormente, también hay algunas áreas de aplicación que debes tener en cuenta al realizar el cálculo de barras colectoras.
1. Cuadro de distribución principal: Cada canalización vertical tiene una sola salida. Esto redujo el costo y el tamaño del panel principal.
2. Caída de tensión: En las barras colectoras, la caída de tensión es menor que en los cables eléctricos. Esto se debe a que las barras colectoras tienen una impedancia menor.
3. Número de circuitos: Para todas las plantas, solo se necesita un circuito.
4. Tamaño del eje: Normalmente, el tamaño de una barra conductora con una capacidad de corriente de 1600 A es de 185 x 180 mm. En comparación con los cables eléctricos que transportan la misma cantidad de corriente, una barra conductora es significativamente más barata de construir con un eje de tamaño adecuado.
5. Incendio y seguridad: Los materiales aislantes que se utilizan para las barras conductoras no producen efectos corrosivos ni gases tóxicos que puedan provocar un incendio.
6. Tiempo de instalación: El tiempo de instalación de la barra colectora es bastante corto.
7. Nivel de resistencia a fallas: Las barras colectoras tienen capacidades de corriente máxima mucho mayores. Por lo general, una línea ascendente de 1600 A puede soportar entre 60 y 70 kA.
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¿Cuáles son los tipos de barras colectoras?
Las barras conductoras están disponibles en varios tamaños: 100x10 mm, 80x8 mm, 50x6 mm, 60x8 mm, 40x5 mm y 40x4 mm. Su uso en la distribución de energía depende de factores como la flexibilidad, el costo y la confiabilidad. Al seleccionar su disposición, es importante que sea simple, fácil y económica. Además, el proceso de mantenimiento no debe afectar la distribución de energía.
A continuación se explican los diferentes tipos de barras colectoras:
1. Disposición de barra colectora única
La disposición de una sola barra colectora es bastante sencilla. En este tipo de disposición, hay Un solo autobús con centralita. Los transformadores, generadores y alimentadores están conectados a la barra colectora.
El interruptor automático controla los generadores, los alimentadores y el transformador. Durante el mantenimiento, los seccionadores se utilizan para aislar los alimentadores, los generadores y los transformadores de la barra colectora.
Ventajas de la disposición de barra colectora única
- El funcionamiento es fácil y sencillo.
- Menos necesidad de mantenimiento
- Costo más bajo
Desventajas de la disposición de barra colectora única
- En caso de cualquier falla en este tipo de disposición, los alimentadores se desconectarán y se interrumpirá toda la distribución de energía.
- No es muy flexible y se utiliza únicamente en cuadros eléctricos, pequeñas subestaciones y pequeñas centrales eléctricas donde no es necesaria una distribución continua de energía.
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2. Disposición de barra colectora única con bus seccionado
Es un tipo que se usa principalmente en estaciones grandes. En esta configuración, se instalan varias unidades mediante una barra colectora seccionada. Aquí se utilizan interruptores seccionadores y disyuntores.
En este sistema, los aisladores se utilizan para separar la sección defectuosa y proteger el sistema de la parada. Incluso con un interruptor automático adicional, no aumenta el coste.
Ventajas de la disposición de barra colectora única con bus seccionado
- Es fácil quitar la sección defectuosa y eso también sin ninguna pérdida en la continuidad del suministro.
- En dichas barras colectoras, las secciones individuales del bus se pueden reparar sin alterar la sección general de la barra colectora.
- Cuenta con un reactor limitador de corriente que ayuda a reducir las fallas en las secciones de la barra colectora.
Desventajas de la disposición de barra colectora única con bus seccionado
- El uso de adicionales circuito Los disyuntores y aisladores en el sistema aumentan el costo.
3. Disposición del autobús principal y de transferencia
Este tipo de barra colectora está diseñada por Combinando la barra colectora principal y el tipo auxiliar. Esto se logra mediante un acoplador de barras para conectar los interruptores aislados y los disyuntores. En caso de sobrecarga, mediante un acoplador de barras, la carga se transfiere de una barra colectora a otra. En este caso, para transferir la carga, los potenciales de ambas barras deben ser similares. Además, la barra principal debe abrirse y mantenerse más cerca para transferir la carga.
Ventajas de la disposición de autobuses principales y de transferencia
Si ocurre algún fallo, la ventaja principal es cambiar la carga de un tipo a otro.
- El costo de mantenimiento y reparación es menor.
- Utilizando el potencial del bus se pueden operar relés.
- Es bastante fácil trasladar la carga a cualquier otro autobús.
Desventajas de la disposición del autobús principal y de transferencia
- Como todo el sistema utiliza dos barras colectoras, el coste aumenta.
- Si ocurre algún fallo en alguna de las secciones del autobús, todo el sistema puede averiarse.
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4. Disposición de doble bus y doble disyuntor
En este tipo de configuración, se utilizan dos barras colectoras con dos interruptores automáticos . Por lo tanto, no se requiere ningún tipo de equipo especial como un acoplador de barras o un interruptor.
Ventajas de la disposición de doble bus y doble interruptor
- Como no hay pérdida de continuidad debido a fallas, proporciona la máxima confiabilidad y flexibilidad.
- Aunque la carga se transfiera de un bus a otro, no habrá cambios en la continuidad del suministro del sistema.
Desventajas de la disposición de doble bus y doble interruptor
- Debido a las dos barras y a los interruptores automáticos adicionales, el coste del sistema, así como su mantenimiento, es considerablemente mayor. Este tipo de sistemas de barras se utilizan en subestaciones.
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5. Disposición de barra colectora doble seccionada
En este tipo de sistema de barras conductoras, se utiliza una barra auxiliar junto con el sistema principal seccionado. Para mantenimiento y reparación, se puede extraer cualquiera de las secciones de la barra principal. Estas secciones se pueden conectar a cualquiera de las barras auxiliares del sistema. Debido a su elevado coste, no es necesario seccionar la barra auxiliar.
6. Disposición de un disyuntor y medio
En este sistema, se utilizan 2 interruptores para 3 circuitos. Cada circuito utiliza la mitad del interruptor. Esta configuración se utiliza principalmente en grandes centrales.
Ventajas de la disposición de un interruptor y medio
- Este tipo de sistema protege al sistema contra la pérdida de suministro de energía.
- Se puede utilizar para operar relés.
- En tal disposición, es bastante fácil agregar circuitos adicionales al sistema.
Desventajas de la disposición de un interruptor y medio
- Este tipo de sistema tiene un coste de mantenimiento bastante elevado.
- Tiene un circuito complejo debido al sistema de relés.
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7. Disposición del anillo principal
Se trata de un sistema dispuesto en forma de anillo. Esto se logra conectando el extremo de la barra colectora principal del sistema con su punto de inicio.
Ventajas de la disposición en anillo principal
- Gracias a la disposición en anillo, este tipo de barra colectora dispone de dos vías de alimentación. Por lo tanto, las fallas no afectarán el funcionamiento del sistema.
- Sin afectar todo el funcionamiento del sistema, se pueden reparar las fallas de una sección particular de todo el sistema.
- Con esta disposición es fácil realizar el mantenimiento del disyuntor sin provocar ninguna interrupción en el suministro.
Desventajas de la disposición de anillo principal
- Si se abre alguno de los disyuntores, el sistema se sobrecargaría.
- Existen posibilidades de que surjan complicaciones al agregar un nuevo circuito.
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8. Disposición de la malla
Se trata de una configuración de barras colectoras conectadas por cuatro interruptores automáticos instalados en la malla. El circuito se deriva antes del nodo. Si se produce una falla en cualquiera de las secciones, la malla formada por las barras colectoras puede abrirse.
La disposición en malla se utiliza en subestaciones donde se requiere un gran número de circuitos. También proporciona protección contra fallas. Además, carece de instalaciones para la conmutación.
Las barras colectoras se están convirtiendo cada vez más en componentes de los paneles solares. Son esenciales para el funcionamiento de los sistemas solares, por lo que es importante aprender sobre estos elementos. Después de leer este blog, seguramente habrá aclarado todas sus preguntas sobre las barras colectoras solares.
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