Luminarias Solares Para Alumbrado Público

Alumbrado Público Solar: APS

La energía solar fotovoltaica puede ser utilizada para proveer una fuente de energía limpia, económica, disponible en el sitio, para diferentes aplicaciones de iluminación, entre las que encontramos el alumbrado público y la iluminación de espectaculares. Los sistemas de alumbrado público solar ó luminarias solares son sistemas que bien diseñados y con el adecuado mantenimiento proveen iluminación confiable y gratuita  por muchos años. Una luminaria solar contiene básicamente tres elementos: el panel solar que transforma los rayos solares en electricidad, el sistema de almacenamiento y control que almacena la energía y regula su uso y el sistema de iluminación que dependiendo de los requerimientos se opta por tecnología de diodos emisores de luz, luz de inducción magnética, vapor de sodio de baja presión.

Evaluación del potencial del alumbrado público solar. Para cada necesidad de iluminación existen diversos factores que considerar a la hora de evaluar la posibilidad de implementar luminarias solares, factores como niveles de iluminación, características físicas del lugar de instalación, costo comparativo entre luminarias solares y luminarias convencionales, son factores decisivos a la hora de implementar la tecnología solar o convencional. Luminarias solares para alumbrado público.  Los equipos de alumbrado público solar son sistemas unitarios independientes, diseñados para operar de manera autónoma al 100%, el panel fotovoltaico se integra al poste, normalmente en su punta, las baterías y el sistema de control se alojan en un gabinete adosado al poste. La luminaria en si es la unidad completa de iluminación y consiste del foco, balastro, reflector – difusor y carcasa. Se integran sistemas de una o dos luminarias por poste.

Niveles de iluminación. Las luminarias solares para alumbrado público proporcionan niveles de iluminación en promedio de 30 luxes, depende del modelo, altura de montaje y tipo de luminaria empleados este valor puede cambiar.

El lugar de instalación es el apropiado para luminarias solares. El panel fotovoltaico debe de orientarse al sur geográfico del lugar de instalación, estar libre de sombras prácticamente todo el día, ¿el área de instalación está libre de sombras o existen arboles, edificios o estructuras que impidan una buena insolación? Existen condiciones particulares a tomar en consideración como pueden ser, temperaturas extremas, ambientes marinos ó fuertes vientos.

Análisis económico simplificado. Si requiere instalar sistemas autónomos de iluminación pública o luminarias solares, debe de considerar los ahorros que nuestra tecnología representa frente a los métodos tradicionales. Estos ahorros no solo se reflejan en el pago de consumo de energía eléctrica por concepto de iluminación exterior que es nulo, sino que a la hora de realizar un trabajo de alumbrado público  debe de tener en consideración los costos como:

• Costo de tendido eléctrico convencional.


• Costo de zanjeado.


• Costo por reparación de asfalto, concreto, banquetas, etc.


• Costo por transformadores, medidores, líneas eléctricas, etc.

Tomando en consideración estos costos como “normales” en instalaciones de alumbrado público convencional, se obtienen ventajas económicas con nuestras las luminarias solares al no requerir ninguno de los trabajos anteriores.

Componentes del sistema

Módulo fotovoltaico. El “efecto fotovoltaico” es un proceso físico a través del cual la célula fotovoltaica convierte la luz solar en electricidad. La luz solar está compuesta de fotones. Estos fotones contienen determinadas cantidades de energía dependiendo de su longitud de onda. Cuando los fotones chocan con la célula fotovoltaica y son absorbidos por ésta, generan electricidad. Esto  sucede debido a que  la energía del fotón es transferida al electrón del átomo de la célula fotovoltaica (material semiconductor). Con esta cantidad de energía ahora el electrón de la célula fotovoltaica puede liberarse de su posición normal y crea un hueco, algunos de estos electrones liberados pueden atravesar la barrera de potencial, siendo expulsados  fuera del semiconductor a través de un circuito exterior: entonces se produce una corriente eléctrica.

Las células fotovoltaicas pueden estar hechas con diferentes materiales y tecnologías. Algunas de estas tecnologías, usadas en los módulos más comerciales, incluyen células de silicio monocristalino, policristalino y amorfo. Usando esta tecnología cada célula produce una tensión en corriente continua de aproximadamente 0.5 volts y una intensidad en corriente continua de 1 a 8 A, se requiere una cantidad apreciable de células para producir un voltaje y una potencia apreciables. Las células fotovoltaicas están interconectadas entre sí en serie en grupos que van de 36 a 72 células que producen un voltaje a circuito abierto de aproximadamente 20 a 40 volts este conjunto de células conforman un módulo fotovoltaico.

Los módulos fotovoltaicos son un conjunto de células fotovoltaicas  interconectadas entre sí en serie con las siguientes características físicas:   

• 
  Están encapsuladas con silicones u otros materiales orgánicos  especiales que  le proporcionan una alta transmisión de la radiación, son materiales hidrófobos, permiten respirar a la célula y no condensan agua.
  


• 
  Protección por la parte posterior de Tedlar o algún material análogo.
  


• 
  Una cubierta de vidrio templado.
  


• 
  Un marco de aluminio anodizado que sujeta al  modulo en su conjunto.
  

Al conjunto de dos o más módulos fotovoltaicos se le denomina arreglo (array en ingles) ó panel fotovoltaico.  Los módulos fotovoltaicos que conforman un arreglo se pueden conectar entre sí en serie, paralelo o de forma mixta, para obtener el voltaje o amperaje requerido por el sistema.

Baterías. El banco de baterías de un sistema de alumbrado público solar se encarga de proporcionar la energía eléctrica durante las horas de operación nocturna que tenga la luminaria. Un aspecto importante a determinar para cualquier banco de baterías, es el tamaño del mismo, es decir, la cantidad de energía que este puede almacenar, cuanta más energía se requiera almacenar, de mayor tamaño será el banco de baterías, a menor cantidad de energía a almacenar menor será el tamaño del banco. Un foco de mayor potencia iluminara un área mayor o nos proporcionara mayores niveles de iluminación, pero a su vez, consumirá una mayor cantidad de energía, lo que se traduce en un aumento del tamaño del banco de baterías, así como en la potencia instalada en el panel fotovoltaico. Las baterías son sensibles a la temperatura de trabajo ya que esta afecta de manera directa las reacciones electroquímicas que se dan dentro de las mismas. Cuando las baterías se someten a temperaturas mayores a la ambiente las reacciones electroquímicas se aceleran y su vida útil disminuye, por el contrario, cuando las batería se someten a bajas temperaturas se prolonga la vida útil, pero se corre el riesgo de congelamiento, debido a la variación de la concentración del acido que posee una batería con el estado de carga de la misma, a mayor descarga, menor concentración y mayor riesgo de congelamiento. La capacidad de una bacteria normalmente se especifica en amperes-hora junto con una hora de referencia como puede ser veinte horas, ejemplo supongamos que una batería tienen los siguientes datos 200 Amperes hora y una referencia de 20 horas (200Ah@20hrs). Esto significa que la batería completamente cargada entrega 10 amperes por 20 horas. Estos datos los proporciona el fabricante.

Tempo controlador. Las luminarias solares requieren de un  tempo controlador que controla el estado de carga y descarga de las baterías, así como enciende y apaga la luminaria según se programe. Las principales funciones de un tempo controlador son:

·         Previenen de una sobrecarga de las baterías por el panel fotovoltaico

·         Previenen una descarga excesiva de la batería por el foco, desconectando el foco por bajo voltaje de la batería.

·         Mantiene a la batería en su estado de máxima carga posible.

·         Controla el tiempo de operación de la luminaria solar.

·         Sirve como punto de interconexión entre el panel fotovoltaico, el banco de baterías y la luminaria solar

Se utiliza el voltaje de la propia batería para regular su estado de carga y desconectar  la carga eléctrica si el voltaje de la batería baja de cierto nivel, este tipo de sistema utiliza al panel fotovoltaico como foto celda y prender la luminaria al atardecer, incorporan un timer o control de tiempo electrónico con el cual se programa las horas de funcionamiento de la luminaria.

Herrajes. Son las piezas metálicas que se utilizan para unir y soportar los componentes del sistema con el poste metálico, son piezas especiales fabricadas de acuerdo a la luminaria a instalar.