¿Qué necesitas para una instalación de paneles solares?

Si estás considerando instalar paneles solares, probablemente te preguntes qué otros equipos son necesarios para que todo funcione correctamente. En este artículo te explicamos los principales componentes de una instalación fotovoltaica y cuál es el rol de cada uno.

Una instalación de paneles solares —también conocida como sistema fotovoltaico— es un sistema eléctrico que genera energía a partir de la radiación solar. Pero no basta con colocar los paneles para empezar a producir electricidad. Para que la energía solar se convierta en una fuente eficiente y estable de electricidad, es necesario integrar varios elementos que trabajen en conjunto.

Estos elementos se conocen como Balance del Sistema (o Balance de Planta), e incluyen el inversor, el sistema de montaje, el cableado eléctrico, y en algunos casos, baterías, sistemas de monitoreo y optimizadores de potencia.

Algunos de estos componentes son indispensables, mientras que otros dependen del tipo de instalación solae y del consumo energético de cada proyecto.

A continuación, analizamos los más importantes, comenzando por el que capta la energía solar: el panel solar.

1. Paneles solares

Los paneles solares —también llamados módulos fotovoltaicos— están formados por células que captan la radiación del sol y la convierten en electricidad mediante el efecto fotovoltaico, un fenómeno físico en el que la luz solar libera electrones en el material semiconductor, generando así una corriente eléctrica.

Esta energía se produce en forma de corriente continua (CC), donde las cargas eléctricas circulan en un solo sentido. Sin embargo, la mayoría de los dispositivos eléctricos que usamos —desde electrodomésticos hasta equipos industriales— funcionan con corriente alterna (CA), por lo que más adelante será necesario convertir esa energía.

Función principal

Transformar la radiación solar en electricidad de corriente continua, que luego será convertida en corriente alterna para su uso en hogares, comercios o industrias.

Características clave de los paneles solares

Para entender cómo funcionan los paneles solares y qué los diferencia entre sí, es útil que conozcas algunas de sus características más relevantes:

• Materiales: Los paneles están fabricados principalmente con silicio monocristalino, policristalino o amorfo. En el caso de los paneles de película fina, también pueden emplearse otros materiales semiconductores. Todos los paneles están encapsulados en vidrio templado y montados sobre un marco de aluminio, lo que les brinda protección y durabilidad frente a condiciones climáticas extremas.
• Durabilidad: La vida útil promedio de un panel solar es de 25 a 30 años. Durante este tiempo, su capacidad de generación disminuye de forma gradual. En los paneles monocristalinos y policristalinos, esta degradación anual suele ser de aproximadamente 0.5%. Los paneles de película fina tienden a degradarse más rápidamente, lo que puede reducir su eficiencia a largo plazo.
• Eficiencia: Este valor indica qué porcentaje de la energía solar que recibe el panel puede convertirse en electricidad útil. La eficiencia varía según el tipo de panel y la tecnología utilizada. Según nuestra investigación, los paneles monocristalinos ofrecen la mayor eficiencia (17–22%), seguidos por los policristalinos (15–17%) y los de película fina (7–13%)

Tipos de paneles solares

Una vez entendidas las principales características, veamos los tipos más comunes de paneles y sus diferencias:

• Monocristalinos: Alta eficiencia (17–22%) y mejor rendimiento en espacios reducidos. Son ideales cuando el espacio en techo o suelo es limitado, aunque suelen tener un costo más elevado.
• Policristalinos: Más accesibles económicamente, con una eficiencia moderada (15–17%). Son adecuados para instalaciones con buena exposición solar y suficiente espacio.
• Amorfos o de capa fina: Ligeros y flexibles, se adaptan a superficies curvas o aplicaciones arquitectónicas. Su eficiencia es menor (7–13%) y tienden a degradarse más rápidamente.

Elegir el tipo de panel adecuado dependerá del espacio disponible, el presupuesto y los objetivos energéticos del proyecto. Pero aún falta un elemento clave por entender, ¿cómo convertimos esa energía solar en electricidad lista para usar?

Ahí es donde entra el inversor fotovoltaico, el componente que hace posible aprovechar la energía generada por los paneles. Veamos en qué consiste y por qué es esencial en cualquier instalación solar.

2. Inversor fotovoltaico

Una vez que los paneles solares capturan la luz del sol y la convierten en electricidad de corriente continua (CC), necesitamos transformarla en un formato compatible con la mayoría de los aparatos eléctricos: la corriente alterna (CA).

Ahí es donde entra en juego el inversor fotovoltaico, un componente esencial en cualquier instalación solar.

Este dispositivo no solo realiza la conversión, sino que también gestiona el flujo de energía, asegurando su uso eficiente en el sistema. Además, permite monitorear en tiempo real la producción y el consumo, lo que facilita el control energético.

Función principal

Transformar la corriente continua generada por los paneles solares en corriente alterna, lista para ser utilizada en hogares, comercios o industrias. En instalaciones conectadas a la red, el inversor también puede inyectar el excedente de energía a la red eléctrica.

Características clave de los inversores

A la hora de diseñar una instalación solar, es común que escuches sobre distintos tipos de inversores y sus funciones. Estas son algunas de las características más relevantes que vale la pena conocer:

• Eficiencia energética: Indica cuánta de la energía captada por los paneles llega realmente a ser utilizada. Un inversor con 98% de eficiencia convierte casi toda la energía generada en electricidad útil, perdiendo solo una pequeña parte en el proceso.
• Optimización del consumo y almacenamiento: Los inversores regulan la producción y el uso de la energía solar para asegurar un consumo eficiente. Algunos modelos también permiten el uso de baterías para almacenar excedentes y mantener el suministro durante cortes eléctricos.
• Monitoreo y control: Muchos inversores modernos incluyen herramientas digitales que permiten visualizar en tiempo real la producción, el consumo y el estado del sistema. Esta función facilita la detección de fallos, el mantenimiento preventivo y el ajuste del consumo. En modelos más básicos, esta capacidad puede requerir dispositivos adicionales o software externo.

Tipos de inversores fotovoltaicos

Existen diferentes tipos de inversores, y su elección dependerá del diseño del sistema, la ubicación del proyecto y la necesidad de contar con almacenamiento o conexión a la red:

• Inversores conectados a red (on-grid): Diseñados para enviar energía directamente a la red eléctrica. No requieren baterías y se desconectan automáticamente en caso de apagón por seguridad.
• Inversores aislados (off-grid): Utilizados en sistemas sin conexión a la red. Dependen de baterías para almacenar la energía generada y garantizar un suministro estable.
• Inversores en cadena (string): Conectan múltiples paneles en serie, siendo una opción eficiente y económica para instalaciones comerciales e industriales. Los modelos de alta calidad pueden alcanzar eficiencias superiores al 97%.
• Inversores híbridos: Combinan las funciones de conversión y almacenamiento, optimizando el consumo de energía solar. Pueden operar conectados a la red o de forma autónoma, permitiendo el uso de baterías y asegurando suministro durante cortes eléctricos.
• Microinversores: Se instalan en cada panel solar, permitiendo una conversión individual de energía y optimizando el rendimiento en condiciones de sombra. Pueden mejorar la producción total del sistema hasta en un 10% en instalaciones con sombras parciales o paneles con diferentes orientaciones.

Una vez que la energía ha sido transformada por el inversor, es momento de conocer la base que sostiene todo el sistema: la estructura de montaje, encargada de mantener los paneles en su lugar y orientarlos correctamente hacia el sol.

3. Estructura de montaje

La estructura de montaje es un componente fundamental en cualquier instalación fotovoltaica, ya que sostiene y fija los paneles solares, asegurando su estabilidad y la inclinación adecuada para optimizar la captación de energía solar. Dependiendo del tipo de proyecto, estos sistemas pueden instalarse en techos, suelo o estructuras elevadas.

Función principal

Garantizar la seguridad y estabilidad de los paneles solares, proporcionando la orientación óptima para maximizar la producción de energía y resistir condiciones climáticas adversas.

Características clave de las estructuras de montaje

Aunque la selección de la estructura dependerá del diseño técnico de cada proyecto, es útil que conozcas algunas de sus características más relevantes:

• Materiales resistentes: Fabricados principalmente en aluminio anodizado, acero inoxidable o acero galvanizado, materiales elegidos por su resistencia a la corrosión y durabilidad en condiciones exteriores.
• Instalación con ángulo fijo optimizado: Las estructuras se diseñan para colocar los paneles con la orientación e inclinación óptima desde la instalación, considerando la latitud y condiciones solares del sitio. Algunas permiten ajustes manuales estacionales para mejorar la captación solar.
• Opciones con seguimiento solar: Existen sistemas que integran estructuras móviles —conocidas como seguidores solares— que ajustan automáticamente la posición de los paneles a lo largo del día para mantenerlos alineados con el sol. Esta tecnología puede aumentar la producción de energía en comparación con estructuras fijas, aunque implica mayores costos y mantenimiento debido a sus componentes mecánicos.

Tipos de estructuras de montaje

Dependiendo del espacio disponible y los objetivos del proyecto, existen diferentes tipos de estructuras que se pueden utilizar:

• Montaje en techo: Es el más común en viviendas y edificios comerciales, ya que aprovecha superficies existentes sin ocupar espacio adicional en el suelo.
• Montaje en suelo: Utilizado en plantas solares industriales y proyectos a gran escala, donde hay suficiente espacio para optimizar la orientación de los paneles y facilitar su mantenimiento.
• Marquesinas solares: Utilizadas en estacionamientos, zonas de carga y áreas de trabajo al aire libre. No solo generan energía, sino que también brindan sombra y protección contra la lluvia. Son populares en empresas, aeropuertos y centros comerciales.
• Sistemas con seguimiento solar: Estas estructuras permiten que los paneles se muevan siguiendo la trayectoria del sol, aumentando la producción de energía entre un 15-30% en comparación con estructuras fijas.

La estructura de montaje impacta directamente en la eficiencia, seguridad y durabilidad del sistema fotovoltaico. Su diseño debe adaptarse al espacio disponible, la orientación solar y las condiciones del entorno para garantizar un funcionamiento óptimo.

Ahora que sabemos cómo se fijan y orientan los paneles solares, pasemos al siguiente elemento fundamental: el cableado y la protección eléctrica, esenciales para transportar la energía de forma segura y mantener la integridad del sistema.

4. Cableado eléctrico y conexiones

Una vez que la energía solar ha sido captada y transformada, es necesario dirigirla correctamente hacia los equipos eléctricos que la utilizarán. Para lograrlo, el sistema debe contar con un cableado especializado y mecanismos de protección que garanticen seguridad, continuidad operativa y cumplimiento normativo.

Función principal:

• Transportar la electricidad desde los paneles solares hasta el inversor y, posteriormente, a los equipos eléctricos del hogar, comercio o industria.
• Proteger la instalación contra cortocircuitos, sobrecargas y sobretensiones que puedan causar daños o interrumpir operaciones críticas.

Características clave del sistema eléctrico

• Cableado fotovoltaico: Diseñado para soportar condiciones exteriores como radiación UV, humedad y temperaturas extremas, garantizando una conducción segura de la electricidad con mínima pérdida de energía.
• Protección eléctrica: Incluye fusibles, interruptores de circuito y supresores de sobretensión, que previenen fallas y protegen los equipos ante picos de voltaje o sobrecargas.
• Puesta a tierra: Es un requisito de seguridad en todas las instalaciones fotovoltaicas. Su función es disipar descargas eléctricas y minimizar el riesgo de electrocución o daños por rayos. Todos los componentes metálicos expuestos deben estar conectados a tierra para cumplir con los estándares eléctricos.

Aunque el cableado y los sistemas de protección no influyen directamente en la generación de energía, son indispensables para la seguridad, durabilidad y estabilidad del sistema. Una instalación eléctrica mal diseñada o sin protección adecuada puede provocar cortes, pérdidas económicas y fallos en los equipos.

Por ejemplo, en una planta de procesamiento de alimentos, donde el funcionamiento continuo de la maquinaria es esencial, una falla eléctrica podría representar la pérdida de productos perecederos o la interrupción de toda la producción.

La infraestructura eléctrica es el sistema nervioso de una instalación solar: invisible, pero crucial para su funcionamiento. Una vez definida esta base, es momento de explorar un componente que, si bien es opcional, puede marcar una gran diferencia en términos de autonomía y eficiencia energética: las baterías para almacenamiento de energía.

5. Baterías para almacenamiento de energía

Las baterías solares son dispositivos que pueden integrarse en sistemas fotovoltaicos para almacenar el excedente de electricidad generado por los paneles solares. Si bien no son necesarias en todos los sistemas, las baterías pueden ser clave para quienes buscan mayor autonomía energética y menor dependencia de la red eléctrica. 

Son especialmente útiles en sistemas aislados (off-grid) y en empresas que requieren un suministro eléctrico ininterrumpido, como hospitales, plantas de producción y centros de datos.

Función principal

• Almacenar el excedente de energía generado por los paneles solares.
• Garantizar un suministro continuo en horarios sin producción solar o durante cortes eléctricos.
• Optimizar el consumo energético y reducir la dependencia de la red eléctrica.

Características clave de las baterías fotovoltaicas

• Capacidad de almacenamiento: Indica cuánta energía puede acumular la batería para su uso posterior. Se mide en kilovatios-hora (kWh) y determina cuántos equipos o sistemas pueden mantenerse en funcionamiento y durante cuánto tiempo.
• Eficiencia de carga y descarga: Se refiere al porcentaje de la energía almacenada que realmente puede aprovecharse. Las baterías modernas ofrecen eficiencias de entre 75% y 98%, dependiendo de su tecnología. Cuanto mayor sea la eficiencia, menor será la pérdida de energía durante el proceso.
• Ciclo de vida: Cada batería tiene un número limitado de ciclos de carga y descarga antes de empezar a perder capacidad. Este ciclo define su vida útil, que puede variar entre 5 y 20 años según el tipo de batería.
• Tiempo de carga y descarga: Algunas baterías pueden cargarse rápidamente en pocas horas, mientras que otras requieren más tiempo según su tecnología. Por ejemplo, las baterías de ion-litio tienen tiempos de carga más rápidos en comparación con las de plomo-ácido.

Tipos de baterías fotovoltaicas

• Baterías de ion-litio: Alta eficiencia, carga rápida y larga vida útil (10-15 años). Son compactas y requieren poco mantenimiento. Son las más eficientes y duraderas, con una vida útil aproximada de 10-15 años.
• Baterías de plomo-ácido: Más económicas, con eficiencia media y menor vida útil (5-10 años). Requieren mantenimiento periódico.
• Baterías de flujo: Usadas para almacenamiento a gran escala. Permiten ciclos casi ilimitados y una vida útil superior a 20 años.
• Baterías de sodio-azufre: Alta eficiencia y larga duración (15-20 años). Son ideales para aplicaciones industriales, aunque su costo es elevado.

Un ejemplo de cómo estas soluciones se aplican en la práctica es el proyecto de microgrid en Establishment Labs, desarrollado por Hi Power. Esta instalación industrial de 900 kWp garantiza un suministro eléctrico ininterrumpido mediante una combinación de paneles solares, baterías de litio (2 MWh) y la red eléctrica nacional, con un generador de respaldo para emergencias. Este sistema no solo asegura estabilidad energética, sino que también optimiza costos al operar con fuentes de energía más económicas en horarios de alto consumo.

6. Otros componentes opcionales en una instalación solar

Además de los elementos principales que ya analizamos, existen componentes complementarios que, aunque no son obligatorios, pueden mejorar el rendimiento, el control y la seguridad de un sistema fotovoltaico:

• Optimizadores de potencia y microinversores: Son útiles en instalaciones donde hay sombras parciales o paneles con diferentes orientaciones. Estos dispositivos permiten que cada panel funcione de manera independiente, reduciendo pérdidas y mejorando la eficiencia general.
• Sistemas de monitoreo y control: Permiten visualizar en tiempo real el desempeño del sistema, facilitando la detección de fallos, el mantenimiento preventivo y una mejor gestión del consumo energético.

Estos elementos suelen incorporarse en instalaciones que requieren mayor control o rendimiento específico, como en proyectos industriales, comerciales o residenciales de alto consumo.

Conclusión

Una instalación solar eficiente no depende únicamente de los paneles solares, sino del conjunto de componentes que la integran: inversores, estructuras de montaje, cableado, sistemas de protección y, cuando es necesario, almacenamiento en baterías.

Si bien las decisiones técnicas deben ser tomadas por profesionales, contar con información básica sobre cómo funciona cada parte del sistema te permitirá entender mejor tu proyecto, hacer preguntas acertadas y participar activamente en el proceso. Con esta guía, ya tienes una visión clara de lo que implica una instalación fotovoltaica y de cómo cada componente contribuye a un sistema confiable, seguro y adaptado a tus necesidades energéticas.

Nota: Este artículo tiene fines informativos y no sustituye el asesoramiento profesional. La selección, instalación y configuración de un sistema fotovoltaico debe ser realizada por personal técnico certificado, de acuerdo con las normativas locales y las características específicas de cada proyecto.