Tipos de electricidad
Hay dos tipos de electricidad: corriente alterna (CA) y corriente continua (CC). Estos dos términos describen la forma en que fluye la corriente en un circuito. En un circuito de CC, la corriente fluye en una sola dirección, lo que significa que este tipo de circuito tiene un positivo (+) y un negativo (-) que no cambian. Esta relación de carga positiva a negativa se conoce como polaridad. En un circuito de corriente alterna, el flujo de corriente cambia de dirección regularmente, cambiando la polaridad (positiva (+) y negativa (-)) cada vez. Este cambio de polaridad hacia adelante y hacia atrás en un circuito de corriente alterna se llama frecuencia y se mide en hercios (Hz). La polaridad en un circuito de CA típico cambia entre 50 y 60 veces por segundo, lo que significa que el circuito tiene una frecuencia de 50 a 60 Hz.
Tensión y frecuencia nominal
En cualquier sistema eléctrico, ya sea de CA o CC, todos los componentes o aparatos deben estar clasificados para funcionar con las características del sistema eléctrico: tensión, corriente y frecuencia si es de CA. Si se usan incorrectamente, puede provocar una falla que resulte en un incendio o lesiones. Para los componentes de CC, probablemente será de 12 V, 24 V o 48 V. Tensiónes de los componentes de CA varían significativamente según el país, pero las clasificaciones mas comunes son 120 V, 220 V, 240 V. Las frecuencias comunes de CA son 50 o 60 Hz. Estas clasificaciones se denominan tensión nominal o frecuencia nominal ya que ningún sistema eléctrico puede operar en todo momento con un valor exacto, especialmente los sistemas FV autónomos que tienen una forma muy variable de generación de energía y un sistema de almacenamiento con una tensión que se hundirá bajo cargas fuertes o cuando tenga poca energía. Por lo tanto, todos los componentes fabricados para su uso con un sistema eléctrico aceptan un rango de tensiónes y frecuencias que deberían funcionar con otros componentes o sistemas que comparten esa clasificación similar (algunos aceptan rangos más pequeños o más grandes que otros).
Corriente directa
Los módulos FV solo pueden producir CC, por lo que todos los sistemas FV tienen al menos un circuito de CC. Todo los sistema que usa una batería, incluidos los sistemas fotovoltaicos, se basará en CC, ya que las baterías solo pueden almacenar energía en forma de CC. Alimentar una carga directamente desde CC evita el paso de tener que usar un inversor para convertir de CC a CA, lo que puede generar pérdidas de más del 10% en el proceso. Muchos sistemas de escala pequeños son solo de CC y funcionan bien para los rayos y la carga de dispositivos electrónicos pequeños como teléfonos celulares.
Corriente alterna
En los circuitos de corriente alterna (CA), la tensión pasa por un ciclo como cambio positivo y negativo muchas veces por segundo, lo que hace que la corriente cambie su dirección de flujo. La tensión de un circuito de CA se puede representar como una onda en un gráfico (el gráfico de la derecha muestra un ciclo de CA completo). Es importante tomar en cuenta que al medir la tensión de los circuitos de CA con un multímetro, la lectura siempre aparecerá positiva porque se calcula utilizando un método llamado raíz cuadrada media que trata los valores negativos como valores positivos para poder crear una comparación con DC. Los breves ciclos negativos se incluyen en este cálculo. La tensión durante uno de estos ciclos se puede representar gráficamente como una onda sinusoidal para los sistemas fotovoltaicos autónomos que tienen un inversor de onda sinusoidal pura.
La red está construida casi en su totalidad para funcionar con corriente alterna, aunque la tensión, la frecuencia y la cantidad de cables en un circuito de suministro varían en todo el mundo. Casi todos los dispositivos electrónicos (teléfonos móviles, radios, computadoras y televisores) funcionan con CC internamente, pero incorporan componentes electrónicos para convertir la corriente de CA a CC para funcionar con la red. Los aparatos con motores o compresores (refrigeradores, ventiladores y herramientas) tienen motores que pueden funcionar directamente con corriente alterna. La mayoría de los países utilizan varias tensiónes para diferentes tipos de servicios (residencial, comercial, industrial). Algunos países también tienen tensiónes y frecuencias que varían según la ubicación, ya que la red no ha sido estandarizada. Ademas, la configuración del cableado - monofásico de dos cables (L1, N), monofásico de tres cables (L1, L2, N), trifásico (L1, L2, L3) - puede variar para la misma tensión de un país a otro. Los servicios trifásicos se utilizan normalmente para aplicaciones comerciales e industriales, ya que hacen funcionar los motores con mayor suavidad y pueden suministrar más corriente a la misma tensión en comparación con los servicios que no son trifásicos. Consulte Tensión y frecuencia por país para conocer la tensión y la frecuencia de países específicos.
CA or CC?
Si tantos aparatos funcionan internamente con CC, ¿por qué no usar corriente continua para cada circuito? Porque cada tipo de corriente tiene características diferentes que lo hacen útil para determinadas aplicaciones. La CA tiene propiedades importantes que la hacen útil en la red eléctrica. Es más barato transmitir CA a largas distancias, ya que es más fácil cambiar entre tensiónes altas y bajas. Las tensiónes altas son ideales para la transmisión a larga distancia, ya que requieren menos corriente, lo que significa que puede usar cables más pequeños. La CC funciona bien en aplicaciones fuera de la red, ya que los módulos fotovoltaicos producen CC y las baterías almacenan energía en CC, lo que significa que el uso de aparatos de CA requiere el gasto adicional y la pérdida de eficiencia que lleva un inversor.
