Un sistema fotovoltaico, también sistema fotovoltaico o sistema de energía solar, es un sistema de energía diseñado para suministrar energía solar utilizable mediante energía fotovoltaica. Consiste en una disposición de varios componentes, incluidos paneles solares para absorber y convertir la luz solar en electricidad, un inversor solar para cambiar la corriente eléctrica de CC a CA, así como el montaje, el cableado y otros accesorios eléctricos para configurar un sistema en funcionamiento. .También puede usar un sistema de seguimiento solar para mejorar el rendimiento general del sistema e incluir una solución de batería integrada, ya que se espera que los precios de los dispositivos de almacenamiento disminuyan. Estrictamente hablando, una matriz solar solo abarca el conjunto de paneles solares, la parte visible del sistema fotovoltaico, y no incluye todos los demás componentes del hardware, a menudo resumidos como el equilibrio del sistema (BOS). Además, los sistemas fotovoltaicos convierten la luz directamente en electricidad y no deben confundirse con otras tecnologías, como la energía solar concentrada o la energía solar térmica, que se utilizan para la calefacción y la refrigeración.

Los sistemas fotovoltaicos abarcan desde sistemas pequeños, montados en la azotea o integrados en edificios con capacidades desde algunas decenas de kilovatios hasta grandes centrales eléctricas de cientos de megavatios. Hoy en día, la mayoría de los sistemas fotovoltaicos están conectados a la red, mientras que los sistemas autónomos o fuera de la red solo representan una pequeña porción del mercado.

Operando silenciosamente y sin partes móviles o emisiones ambientales, los sistemas fotovoltaicos han pasado de ser aplicaciones de nicho de mercado a ser una tecnología madura utilizada para la generación de electricidad convencional. Un sistema en la azotea recupera la energía invertida para su fabricación e instalación en un plazo de 0,7 a 2 años y produce aproximadamente el 95 por ciento de la energía renovable limpia neta durante un período de vida útil de 30 años.

Debido al crecimiento exponencial de la energía fotovoltaica, los precios de los sistemas fotovoltaicos han disminuido rápidamente en los últimos años. Sin embargo, varían según el mercado y el tamaño del sistema. En 2014, los precios de los sistemas residenciales de 5 kilovatios en los Estados Unidos fueron de alrededor de $ 3,29 por vatio, mientras que en el mercado alemán altamente penetrado, los precios de los sistemas de techo de hasta 100 kW disminuyeron a € 1,24 por vatio. Hoy en día, los módulos solares fotovoltaicos representan menos de la mitad del costo total del sistema, dejando el resto a los componentes BOS restantes y a los costos blandos, que incluyen adquisición de clientes, permisos, inspección e interconexión, mano de obra de instalación y costos de financiamiento.
Sistema moderno

Escala del sistema
Los sistemas fotovoltaicos generalmente se clasifican en tres segmentos distintos de mercado: techo residencial, techo comercial y sistemas de escala de utilidad de montaje en suelo. Sus capacidades van desde unos pocos kilovatios hasta cientos de megavatios. Un sistema residencial típico es de alrededor de 10 kilovatios y está montado en un techo inclinado, mientras que los sistemas comerciales pueden alcanzar una escala de megavatios y generalmente se instalan en techos de pendiente baja o incluso planos. Aunque los sistemas montados en la azotea son pequeños y muestran un costo por vatio más alto que las instalaciones a gran escala, representan la parte más grande del mercado. Sin embargo, existe una tendencia creciente hacia plantas de energía a mayor escala, especialmente en la región del «cinturón solar» del planeta19.

Escala de utilidad
Los grandes parques o granjas solares a gran escala son estaciones de energía y son capaces de proporcionar un suministro de energía a un gran número de consumidores. La electricidad generada se alimenta a la red de transmisión alimentada por plantas de generación central (conectada a la red o conectada a la red), o combinada con uno o varios generadores de electricidad domésticos para alimentar a una pequeña red eléctrica (planta híbrida). En casos excepcionales, la electricidad generada es almacenada o utilizada directamente por la isla / planta independiente. Los sistemas fotovoltaicos generalmente están diseñados para garantizar el mayor rendimiento energético para una inversión determinada. Algunas grandes centrales fotovoltaicas como Solar Star, Waldpolenz Solar Park y Topaz Solar Farm cubren decenas o cientos de hectáreas y tienen potencias de hasta cientos de megavatios.
En la azotea, móvil y portátil

Un sistema fotovoltaico pequeño es capaz de proporcionar suficiente electricidad de CA para alimentar una sola casa, o incluso un dispositivo aislado en forma de electricidad de CA o CC. Por ejemplo, satélites militares y civiles de observación de la Tierra, alumbrado público, señales de construcción y tráfico, automóviles eléctricos, carpas alimentadas con energía solar y aviones eléctricos pueden contener sistemas fotovoltaicos integrados para proporcionar una fuente de energía primaria o auxiliar en forma de corriente alterna o continua , dependiendo del diseño y las demandas de potencia. En 2013, los sistemas de tejado representaron el 60 por ciento de las instalaciones en todo el mundo. Sin embargo, hay una tendencia que va desde los tejados hasta los sistemas fotovoltaicos a gran escala, ya que el foco de las nuevas instalaciones fotovoltaicas también está cambiando de Europa a los países en la región del planeta donde la oposición a las granjas solares montadas en tierra es menos acentuada. Los sistemas fotovoltaicos portátiles y móviles proporcionan energía eléctrica independiente de las conexiones de servicios públicos, para la operación «fuera de la red». Dichos sistemas se usan tan comúnmente en vehículos recreativos y barcos que hay minoristas especializados en estas aplicaciones y productos específicamente dirigidos a ellos. Dado que los vehículos recreativos (RV) normalmente llevan baterías y operan iluminación y otros sistemas con una potencia nominal de 12 voltios CC, los sistemas fotovoltaicos RV normalmente funcionan en un rango de voltaje elegido para cargar baterías de 12 voltios directamente, y la adición de un sistema fotovoltaico solo requiere paneles , un controlador de carga y cableado. Los sistemas solares en los vehículos recreativos generalmente están restringidos en vataje por el tamaño físico del espacio del techo del RV. Esta es la razón por la cual es más importante la eficiencia de los paneles solares para estas aplicaciones.

Edificio integrado
En las áreas urbanas y suburbanas, las matrices fotovoltaicas se usan comúnmente en los tejados para complementar el uso de energía; a menudo el edificio tendrá una conexión a la red eléctrica, en cuyo caso la energía producida por la matriz FV puede venderse a la empresa en algún tipo de acuerdo de medición neta. Algunas empresas de servicios públicos, como Solvay Electric en Solvay, Nueva York, utilizan los tejados de los clientes comerciales y postes telefónicos para respaldar el uso de paneles fotovoltaicos. Los árboles solares son matrices que, como su nombre lo indica, imitan el aspecto de los árboles, proporcionan sombra y, por la noche, pueden funcionar como farolas.

Actuación
Las incertidumbres en los ingresos a lo largo del tiempo se relacionan principalmente con la evaluación del recurso solar y con el rendimiento del sistema en sí. En el mejor de los casos, las incertidumbres suelen ser 4% para la variabilidad climática anual, 5% para la estimación de recursos solares (en un plano horizontal), 3% para la estimación de la irradiación en el plano de la matriz, 3% para la energía clasificación de módulos, 2% para pérdidas debidas a suciedad y suciedad, 1.5% para pérdidas por nieve y 5% para otras fuentes de error. Identificar y reaccionar ante pérdidas manejables es crítico para los ingresos y la eficiencia de O & amp; M. El monitoreo del rendimiento de la matriz puede ser parte de los acuerdos contractuales entre el propietario de la matriz, el constructor y la empresa que compra la energía producida. Recientemente, un método para crear «días sintéticos» utilizando datos meteorológicos fácilmente disponibles y la verificación mediante el campo de prueba Open Solar Outdoors permite predecir el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos con un alto grado de precisión. Este método se puede usar para determinar los mecanismos de pérdida a escala local, como los producidos por la nieve o los efectos de los revestimientos superficiales (por ejemplo, hidrofóbicos o hidrofílicos) en caso de suciedad o pérdidas de nieve.(Aunque en entornos con fuertes nevadas con una gran interferencia de tierra, las pérdidas anuales por nieve pueden ser del 30%). El acceso a Internet ha permitido una mejora adicional en el monitoreo y la comunicación de la energía. Los sistemas dedicados están disponibles de varios proveedores. Para los sistemas solares fotovoltaicos que usan microinversores (conversión de CC a CA de nivel de panel), los datos de alimentación del módulo se proporcionan automáticamente.Algunos sistemas permiten configurar alertas de rendimiento que activan advertencias de teléfono / correo electrónico / texto cuando se alcanzan los límites. Estas soluciones proporcionan datos para el propietario del sistema y el instalador. Los instaladores pueden supervisar de forma remota múltiples instalaciones y ver de un vistazo el estado de toda su base instalada.

Componentes
Un sistema fotovoltaico para el suministro de energía residencial, comercial o industrial consiste en la matriz solar y una serie de componentes que a menudo se resumen como el equilibrio del sistema (BOS). Este término es sinónimo de «Balance de planta» qv Los componentes de BOS incluyen equipos de acondicionamiento de energía y estructuras para el montaje, normalmente uno o más convertidores de CC a CA, también conocidos como inversores, un dispositivo de almacenamiento de energía, un sistema de estanterías que admite instalación solar, cableado e interconexiones eléctricas y montaje para otros componentes.

Opcionalmente, un equilibrio del sistema puede incluir cualquiera o todos los siguientes: medidor de grado de ingresos de crédito de energía renovable, rastreador de punto máximo de potencia (MPPT), sistema de batería y cargador, rastreador solar de GPS, software de gestión de energía, sensores de radiación solar, anemómetro, o accesorios específicos para tareas diseñados para cumplir con requisitos especializados para el propietario de un sistema. Además, un sistema de CPV requiere lentes ópticos o espejos y, a veces, un sistema de refrigeración.

Los términos «matriz solar» y «sistema fotovoltaico» a menudo se usan incorrectamente de forma intercambiable, a pesar del hecho de que la matriz solar no abarca todo el sistema. Además, el «panel solar» se utiliza a menudo como sinónimo de «módulo solar», aunque un panel consta de una serie de varios módulos. El término «sistema solar» también es un término inapropiado usado a menudo para un sistema fotovoltaico.

Panel solar
Las células solares c-Si convencionales, normalmente conectadas en serie, están encapsuladas en un módulo solar para protegerlas del clima. El módulo consta de un vidrio templado como cubierta, un encapsulante suave y flexible, una lámina trasera trasera hecha de un material resistente a la intemperie y al fuego y un marco de aluminio alrededor del borde exterior. Conectados eléctricamente y montados en una estructura de soporte, los módulos solares construyen una serie de módulos, a menudo llamados paneles solares. Una matriz solar se compone de uno o varios paneles. Una matriz fotovoltaica o matriz solar es una colección vinculada de módulos solares. El poder que puede producir un módulo rara vez es suficiente para cumplir los requisitos de un hogar o una empresa, por lo que los módulos se unen para formar una matriz. La mayoría de las matrices PV utilizan un inversor para convertir la corriente continua producida por los módulos en corriente alterna que puede alimentar las luces, los motores y otras cargas. Los módulos en una matriz FV usualmente se conectan primero en serie para obtener la tensión deseada; las cadenas individuales se conectan en paralelo para permitir que el sistema produzca más corriente. Los paneles solares se miden típicamente bajo STC (condiciones de prueba estándar) o PTC (condiciones de prueba PVUSA), en vatios. Las clasificaciones típicas del panel van desde menos de 100 vatios a más de 400 vatios. La clasificación de la matriz consiste en una suma de las clasificaciones del panel, en vatios, kilovatios o megavatios.

Módulo y eficiencia
Un módulo PV típico de «150 vatios» tiene aproximadamente un metro cuadrado de tamaño. Se espera que dicho módulo produzca 0,75 kilovatios-hora (kWh) por día, en promedio, después de tomar en cuenta el clima y la latitud, para una insolación de 5 horas de sol / día. En los últimos 10 años, la eficiencia de los módulos de silicio cristalino basados ​​en obleas comerciales promedio aumentó de aproximadamente 12% a 16% y la eficiencia del módulo de CdTe aumentó de 9% a 13% durante el mismo período. Salida del módulo y vida degradada por el aumento de la temperatura. Permitir que el aire ambiente fluya, y si es posible atrás, los módulos fotovoltaicos reducen este problema. Las vidas efectivas del módulo son generalmente de 25 años o más. El período de amortización de una inversión en una instalación solar fotovoltaica varía mucho y, por lo general, es menos útil que un cálculo del rendimiento de la inversión. Si bien normalmente se calcula que está entre 10 y 20 años, el período de recuperación financiera puede ser mucho más corto con incentivos.

Debido al bajo voltaje de una celda solar individual (típicamente alrededor de 0.5V), varias celdas están cableadas (también vea el cobre usado en sistemas fotovoltaicos) en serie en la fabricación de un «laminado». El laminado se ensambla en un gabinete protector a prueba de intemperie, formando un módulo fotovoltaico o un panel solar. Los módulos se pueden unir en una matriz fotovoltaica. En 2012, los paneles solares disponibles para los consumidores pueden tener una eficiencia de hasta aproximadamente el 17%, mientras que los paneles disponibles comercialmente pueden llegar al 27%. Se ha registrado que un grupo del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ha creado una célula que puede alcanzar el 44.7% de eficiencia, lo que hace que las esperanzas de los científicos de alcanzar el umbral de eficiencia del 50% sean mucho más factibles.

Sombreado y suciedad
La salida eléctrica de la celda fotovoltaica es extremadamente sensible al sombreado. Los efectos de este sombreado son bien conocidos. Cuando incluso una pequeña porción de una celda, módulo o matriz está sombreada, mientras que el resto está expuesto a la luz solar, la salida disminuye drásticamente debido al «cortocircuito» interno (los electrones invierten su curso a través de la porción sombreada de la unión pn). Si la corriente extraída de la serie de series de celdas no es mayor que la corriente que puede producir la celda sombreada, la corriente (y por tanto la potencia) desarrollada por la cadena es limitada. Si hay suficiente voltaje disponible del resto de las celdas en una cuerda, la corriente se forzará a través de la celda al romper la unión en la porción sombreada.Este voltaje de ruptura en las celdas comunes está entre 10 y 30 voltios. En lugar de aumentar la potencia producida por el panel, la celda sombreada absorbe energía y la convierte en calor. Como el voltaje inverso de una celda sombreada es mucho mayor que el voltaje directo de una celda iluminada, una celda sombreada puede absorber la potencia de muchas otras celdas en la cuerda, afectando desproporcionadamente la salida del panel. Por ejemplo, una celda sombreada puede arrojar 8 voltios, en lugar de agregar 0.5 voltios, a un nivel de corriente particular, absorbiendo así la potencia producida por otras 16 celdas. Por lo tanto, es importante que una instalación PV no esté sombreada por árboles u otras obstrucciones.

Se han desarrollado varios métodos para determinar las pérdidas de sombreado de árboles a sistemas fotovoltaicos en ambas regiones grandes utilizando LiDAR, pero también a nivel de sistema individual utilizando sketchup. La mayoría de los módulos tienen diodos de derivación entre cada celda o cadena de celdas que minimizan los efectos del sombreado y solo pierden la potencia de la porción sombreada de la matriz. El trabajo principal del diodo de derivación es eliminar los puntos calientes que se forman en las células que pueden causar un mayor daño a la matriz y provocar incendios. La luz solar puede ser absorbida por polvo, nieve u otras impurezas en la superficie del módulo. Esto puede reducir la luz que golpea las celdas. En general, estas pérdidas agregadas durante el año son pequeñas incluso para ubicaciones en Canadá. El mantenimiento de una superficie limpia del módulo aumentará el rendimiento de salida durante la vida del módulo.Google descubrió que la limpieza de los paneles solares montados planos después de 15 meses aumentó su producción en casi un 100%, pero que las matrices inclinadas del 5% se limpiaron adecuadamente con agua de lluvia.

Insolación y energía
La insolación solar se compone de radiación directa, difusa y reflejada. El factor de absorción de una célula fotovoltaica se define como la fracción de irradiancia solar incidente que es absorbida por la célula. A mediodía en un día sin nubes en el ecuador, la potencia del sol es de aproximadamente 1 kW / m², en la superficie de la Tierra, hasta un plano que es perpendicular a los rayos del sol. Como tal, las matrices PV pueden rastrear el sol a través de cada día para mejorar en gran medida la recolección de energía. Sin embargo, los dispositivos de rastreo agregan costos y requieren mantenimiento, por lo que es más común que las matrices FV tengan monturas fijas que inclinen la matriz y enfrenten el mediodía solar (aproximadamente hacia el sur en el hemisferio norte o hacia el norte en el hemisferio sur). El ángulo de inclinación, desde la horizontal, puede variar según la temporada, pero si se fija, debe configurarse para proporcionar una salida de matriz óptima durante la parte de demanda eléctrica máxima de un año típico para un sistema autónomo. Este ángulo óptimo de inclinación del módulo no es necesariamente idéntico al ángulo de inclinación para obtener la máxima salida de energía de la matriz anual. La optimización del sistema fotovoltaico para un entorno específico puede complicarse, ya que deben tenerse en cuenta los problemas del flujo solar, la suciedad y las pérdidas de nieve. Además, trabajos recientes han demostrado que los efectos espectrales pueden desempeñar un papel en la selección óptima del material fotovoltaico.Por ejemplo, el albedo espectral puede jugar un papel significativo en la producción dependiendo de la superficie alrededor del sistema fotovoltaico y el tipo de material de la célula solar. Para el clima y las latitudes de los Estados Unidos y Europa, la insolación típica oscila entre los 4 kWh / m² / día en los climas septentrionales y los 6.5 kWh / m² / día en las regiones más soleadas. Una instalación fotovoltaica en las latitudes meridionales de Europa o los Estados Unidos puede esperar producir 1 kWh / m² / día. Una instalación fotovoltaica típica de 1 kW en Australia o las latitudes del sur de Europa o Estados Unidos, puede producir 3.5-5 kWh por día, dependiendo de la ubicación, orientación, inclinación, aislamiento y otros factores. En el desierto del Sahara, con menos nubes y un mejor ángulo solar, lo ideal sería obtener más cerca de 8.3 kWh / m² / día, siempre que el viento casi presente no sople arena sobre las unidades. El área del desierto del Sahara es más de 9 millones de km². 90,600 km², o alrededor del 1%, podría generar tanta electricidad como todas las plantas de energía combinadas en el mundo.

Montaje
Los módulos se ensamblan en matrices en algún tipo de sistema de montaje, que puede clasificarse como montaje en el suelo, montaje en el techo o montaje en poste. Para los parques solares, un estante grande se monta en el suelo y los módulos se montan en el estante. Para edificios, se han diseñado muchos bastidores diferentes para techos inclinados. Para cubiertas planas, se utilizan estantes, contenedores y soluciones integradas de edificios. Los estantes del panel solar montados en la parte superior de los postes pueden ser estacionarios o móviles, consulte los rastreadores a continuación. Los montajes laterales son adecuados para situaciones en las que un poste tiene algo más montado en su parte superior, como una lámpara o una antena. El montaje en poste levanta lo que de otra manera sería una disposición montada en el suelo sobre las sombras de malas hierbas y el ganado, y puede satisfacer los requisitos del código eléctrico con respecto a la inaccesibilidad del cableado expuesto. Los paneles montados en poste están abiertos a más aire de refrigeración en su parte inferior, lo que aumenta el rendimiento. Se pueden formar una multiplicidad de bastidores superiores de polo en una cochera de estacionamiento u otra estructura de toldo. Un estante que no sigue al sol de izquierda a derecha puede permitir un ajuste estacional hacia arriba o hacia abajo.

Cableado
Debido a su uso al aire libre, los cables solares están diseñados específicamente para ser resistentes a la radiación UV y fluctuaciones de temperatura extremadamente altas y, en general, no se ven afectados por el clima. Varios estándares especifican el uso del cableado eléctrico en sistemas fotovoltaicos, como el IEC 60364 por la Comisión Electrotécnica Internacional, en la sección 712 «Sistemas de suministro de energía solar fotovoltaica (FV)», el estándar británico BS 7671, que incorpora regulaciones relacionadas con la microgeneración y sistemas fotovoltaicos, y el estándar US UL4703, en el tema 4703 «Cable fotovoltaico».

Rastreador
Un sistema de seguimiento solar inclina un panel solar durante todo el día. Dependiendo del tipo de sistema de seguimiento, el panel está dirigido directamente al sol o al área más brillante de un cielo parcialmente nublado. Los rastreadores mejoran en gran medida el rendimiento temprano en la mañana y la tarde, aumentando la cantidad total de energía producida por un sistema en aproximadamente 20-25% para un rastreador de eje único y aproximadamente 30% o más para un rastreador de doble eje, dependiendo de la latitud. Los rastreadores son efectivos en regiones que reciben una gran porción de luz solar directamente. En luz difusa (es decir, bajo la nube o niebla), el seguimiento tiene poco o ningún valor. Debido a que la mayoría de los sistemas fotovoltaicos concentrados son muy sensibles al ángulo de la luz solar, los sistemas de seguimiento les permiten producir energía útil durante más de un breve período cada día. Los sistemas de seguimiento mejoran el rendimiento por dos razones principales. Primero, cuando un panel solar es perpendicular a la luz solar, recibe más luz en su superficie que si estuviera en ángulo. En segundo lugar, la luz directa se usa de manera más eficiente que la luz en ángulo. Los revestimientos antirreflectantes especiales pueden mejorar la eficiencia del panel solar para la luz directa y en ángulo, reduciendo de alguna manera el beneficio del rastreo.

Los rastreadores y sensores para optimizar el rendimiento a menudo se consideran opcionales, pero los sistemas de seguimiento pueden aumentar la producción viable hasta en un 45%. Los paneles fotovoltaicos que se acercan o superan un megavatio a menudo usan seguidores solares.Considerando las nubes, y el hecho de que la mayor parte del mundo no está en el ecuador, y que el sol se pone por la tarde, la medida correcta de la energía solar es la insolación, la cantidad promedio de kilovatios-hora por metro cuadrado por día. Para el clima y las latitudes de los Estados Unidos y Europa, la insolación típica oscila entre 2,26 kWh / m² / día en climas septentrionales y 5,61 kWh / m² / día en las regiones más soleadas.

Para sistemas grandes, la energía obtenida mediante el uso de sistemas de seguimiento puede superar la complejidad añadida (los rastreadores pueden aumentar la eficiencia en un 30% o más).Para sistemas muy grandes, el mantenimiento adicional del seguimiento es un perjuicio sustancial.No se requiere seguimiento para paneles planos y sistemas fotovoltaicos de baja concentración.Para sistemas fotovoltaicos de alta concentración, el seguimiento de doble eje es una necesidad.Las tendencias de precios afectan el equilibrio entre agregar paneles solares estacionarios y tener menos paneles que rastrear. Cuando los precios de los paneles solares caen, los rastreadores se convierten en una opción menos atractiva.

Inversor
Los sistemas diseñados para entregar corriente alterna (CA), como las aplicaciones conectadas a la red, necesitan un inversor para convertir la corriente continua (CC) de los módulos solares en CA.Los inversores conectados a la red deben suministrar electricidad de CA en forma sinusoidal, sincronizados con la frecuencia de la red, limitar el suministro de voltaje a no más alto que el voltaje de la red y desconectarse de la red si la red eléctrica está desconectada. Los inversores de isla solo necesitan producir tensiones y frecuencias reguladas en una forma de onda sinusoidal ya que no se requiere sincronización o coordinación con los suministros de la red.

Un inversor solar puede conectarse a una cadena de paneles solares. En algunas instalaciones, se conecta un microinversor solar en cada panel solar. Por razones de seguridad, se proporciona un interruptor automático tanto en el lado de CA como en el de CC para permitir el mantenimiento. La salida de CA se puede conectar a través de un medidor de electricidad a la red pública. La cantidad de módulos en el sistema determina los vatios de CC totales que pueden ser generados por la matriz solar; sin embargo, el inversor finalmente rige la cantidad de vatios de CA que se pueden distribuir para el consumo. Por ejemplo, un sistema PV que comprenda 11 kilovatios CC (kWDC) de módulos fotovoltaicos, emparejado con un inversor de CA de 10 kilovatios (kWAC), estará limitado a la salida del inversor de 10 kW. A partir de 2014, la eficiencia de conversión de los convertidores de última generación alcanzó más del 98 por ciento. Mientras que los inversores string se utilizan en sistemas fotovoltaicos comerciales de tamaño medio o residencial, los inversores centrales cubren el gran mercado comercial y de servicios públicos. La cuota de mercado para los inversores centrales y de cadena es aproximadamente del 50 por ciento y 48 por ciento, respectivamente, dejando menos del 2 por ciento a los microinversores.

El seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) es una técnica que utilizan los inversores conectados a la red para obtener la máxima potencia posible del conjunto fotovoltaico. Para hacerlo, el sistema MPPT del inversor muestrea digitalmente la salida de potencia siempre cambiante del conjunto solar y aplica la resistencia adecuada para encontrar el punto de máxima potencia óptimo.

Anti-isla es un mecanismo de protección que apaga inmediatamente el inversor evitando que genere energía de CA cuando la conexión a la carga ya no existe. Esto sucede, por ejemplo, en el caso de un apagón. Sin esta protección, la línea de suministro se convertiría en una «isla» con energía rodeada por un «mar» de líneas sin alimentación, ya que la matriz solar continúa entregando energía CC durante el corte de energía. La isla es un peligro para los trabajadores de servicios públicos, que pueden no darse cuenta de que un circuito de CA todavía está encendido y puede evitar la reconexión automática de los dispositivos.

Tipo	Poder	Eficiencia (a)	Mercado  Compartir (b)	Observaciones
Inversor de cadena	hasta 100 kW p (c)	98%	50%	Costo (b) € 0,15 por vatio-pico. Fácil de reemplazar.
Inversor central	por encima de 100 kWp	98.5%	48%	€ 0,10 por watt-peak. Alta fiabilidad. A menudo se vende junto con un contrato de servicio.
Micro-inversor	rango de potencia del módulo	90% -95%	1.5%	€ 0,40 por vatio-pico. Facilidad de preocupaciones de reemplazo.
Convertidor DC / DC Optimizador de potencia	rango de potencia del módulo	98.8%	n / A	€ 0,40 por vatio-pico. Facilidad de preocupaciones de reemplazo. El inversor sigue siendo necesario.Aproximadamente 0.75 GW P instalados en 2013.
Fuente: datos de IHS 2014, observaciones de Fraunhofer ISE 2014, de: Informe de energía fotovoltaica, actualizado el 8 de septiembre de 2014, p. 35, PDF Notas : (a) se muestran las mejores eficiencias, (b) cuota de mercado y costo por vatio, (c) kW p = kilovatio-pico

Batería
Aunque todavía son caros, los sistemas fotovoltaicos utilizan cada vez más las baterías recargables para almacenar un excedente que luego se utilizará por la noche. Las baterías utilizadas para el almacenamiento en red también estabilizan la red eléctrica al nivelar las cargas máximas y juegan un papel importante en una red inteligente, ya que pueden cargar durante períodos de baja demanda y alimentar su energía almacenada en la red cuando la demanda es alta.

Las tecnologías comunes de la batería utilizadas en los sistemas FV actuales incluyen la batería de plomo-ácido regulada por válvula, una versión modificada de la batería de plomo-ácido convencional, de las baterías de níquel-cadmio y de iones de litio. En comparación con los otros tipos, las baterías de plomo-ácido tienen una vida útil más corta y una densidad de energía más baja. Sin embargo, debido a su alta confiabilidad, baja autodescarga y bajos costos de inversión y mantenimiento, actualmente son la tecnología predominante utilizada en sistemas fotovoltaicos residenciales a pequeña escala, ya que las baterías de iones de litio aún se están desarrollando y aproximadamente 3,5 veces más costoso como baterías de plomo-ácido. Además, como los dispositivos de almacenamiento para sistemas fotovoltaicos son estacionarios, la menor densidad de energía y potencia y, por consiguiente, un mayor peso de baterías de plomo y ácido no son tan críticos como, por ejemplo, el transporte eléctrico. Otras baterías recargables que se consideran para sistemas fotovoltaicos distribuidos incluyen sodio -Las baterías redox de azufre y vanadio, dos tipos prominentes de una sal fundida y una batería de flujo, respectivamente.n 2015, los motores Tesla lanzaron la Powerwall, una batería recargable de iones de litio con el objetivo de revolucionar el consumo de energía.

Los sistemas fotovoltaicos con una solución de batería integrada también necesitan un controlador de carga, ya que la tensión y la corriente variables del conjunto solar requieren un ajuste constante para evitar daños por sobrecarga. Los controladores de carga básicos pueden simplemente encender y apagar los paneles fotovoltaicos, o medir los impulsos de energía según sea necesario, una estrategia llamada PWM o modulación de ancho de pulso. Los controladores de carga más avanzados incorporarán la lógica MPPT en sus algoritmos de carga de la batería. Los controladores de carga también pueden desviar energía para un propósito diferente a la carga de la batería. En lugar de simplemente apagar la energía FV gratuita cuando no la necesite, el usuario puede optar por calentar aire o agua una vez que la batería esté llena.

Monitoreo y medición
La medición debe poder acumular unidades de energía en ambas direcciones o se deben usar dos metros. Muchos medidores se acumulan bidireccionalmente, algunos sistemas usan dos metros, pero un medidor unidireccional (con trinquete) no acumulará energía de ninguna alimentación resultante en la red. En algunos países, para instalaciones de más de 30 kWp se requiere una frecuencia y un monitor de voltaje con desconexión de todas las fases. Esto se hace donde se genera más energía solar que la que puede ser acomodada por la utilidad, y el exceso no se puede exportar ni almacenar. Los operadores de grid históricamente han necesitado proporcionar líneas de transmisión y capacidad de generación. Ahora necesitan también proporcionar almacenamiento.Esto normalmente es hidro-almacenamiento, pero se usan otros medios de almacenamiento.Inicialmente, se utilizó el almacenamiento para que los generadores de carga base pudieran funcionar a plena potencia. Con energías renovables variables, se necesita almacenamiento para permitir la generación de energía siempre que esté disponible, y el consumo cuando sea necesario.

Las dos variables que tiene un operador de red eléctrica son almacenar electricidad para cuando sea necesaria o transmitirla a donde se necesita. Si ambos fallan, las instalaciones de más de 30kWp pueden apagarse automáticamente, aunque en la práctica todos los inversores mantienen la regulación de voltaje y dejan de suministrar energía si la carga es inadecuada. Los operadores de grid tienen la opción de reducir el exceso de generación de sistemas grandes, aunque esto se hace más comúnmente con energía eólica que con energía solar, y resulta en una pérdida sustancial de ingresos. Los inversores trifásicos tienen la opción única de suministrar potencia reactiva que puede ser ventajosa para cumplir los requisitos de carga.

Los sistemas fotovoltaicos deben ser monitoreados para detectar fallas y optimizar su operación.Existen varias estrategias de monitoreo fotovoltaico dependiendo de la salida de la instalación y su naturaleza. El monitoreo se puede realizar en el sitio o de forma remota. Puede medir solo la producción, recuperar todos los datos del inversor o recuperar todos los datos del equipo de comunicación (sondas, medidores, etc.). Las herramientas de monitoreo pueden dedicarse solo a la supervisión u ofrecer funciones adicionales. Los inversores individuales y los controladores de carga de la batería pueden incluir monitoreo usando protocolos y software específicos del fabricante. La medición de energía de un inversor puede tener una precisión limitada y no ser adecuada para fines de medición de ingresos. Un sistema de adquisición de datos de terceros puede monitorear múltiples inversores, utilizando los protocolos del fabricante del inversor, y también puede adquirir información relacionada con el clima. Los medidores inteligentes independientes pueden medir la producción total de energía de un sistema de matriz FV. Se pueden usar medidas separadas como el análisis de imágenes satelitales o un medidor de radiación solar (un piranómetro) para estimar la insolación total para la comparación. Los datos recopilados de un sistema de monitoreo pueden mostrarse de forma remota en la World Wide Web, como OSOTF.