Sistema fotovoltaico

Un sistema fotovoltaico convierte la radiación solar , en forma de luz, en electricidad utilizable . Está compuesto por el conjunto de paneles solares y el resto de componentes del sistema. Los sistemas fotovoltaicos se pueden clasificar según diversos aspectos, como sistemas conectados a la red o autónomos , sistemas integrados en edificios o montados en bastidores, sistemas residenciales o de servicios públicos, sistemas distribuidos o centralizados, sistemas en azoteas o instalados en el suelo, sistemas con seguimiento solar o de inclinación fija, y sistemas de nueva construcción o rehabilitados . Otras distinciones pueden incluir sistemas con microinversores o inversores centrales, sistemas que utilizan silicio cristalino o tecnología de película delgada , y sistemas con módulos.

Aproximadamente el 99 por ciento de todos los sistemas de energía solar europeos y el 90 por ciento de todos los sistemas de energía solar estadounidenses están conectados a la red eléctrica , mientras que los sistemas fuera de la red son algo más comunes en Australia y Corea del Sur. ^{[ 4 ] : 14} Los sistemas fotovoltaicos rara vez utilizan almacenamiento en baterías. Esto puede cambiar, a medida que se implementan incentivos gubernamentales para el almacenamiento de energía distribuida y las inversiones en soluciones de almacenamiento se vuelven gradualmente económicamente viables para sistemas pequeños. ^{[ 5 ] [ 6 ]} En el Reino Unido, el número de sistemas comerciales que utilizan almacenamiento en baterías está aumentando gradualmente como resultado de las restricciones de la red que impiden la retroalimentación de electricidad no utilizada a la red, así como el aumento de los costos de la electricidad que resulta en una mejor economía. ^{[ 7 ]} Un conjunto solar residencial típico está montado en bastidor en el techo, en lugar de estar integrado en el techo o la fachada del edificio, lo que es significativamente más caro. Las centrales de energía solar a escala de servicios públicos están montadas en el suelo, con paneles solares fijos inclinados en lugar de utilizar costosos dispositivos de seguimiento. El silicio cristalino es el material predominante utilizado en el 90 por ciento de los módulos solares producidos en todo el mundo, mientras que su rival, la película delgada, ha perdido cuota de mercado. ^{[ 8 ] : 17–20} Alrededor del 70 por ciento de todas las células y módulos solares se producen en China y Taiwán, y solo el 5 por ciento por fabricantes europeos y estadounidenses . ^{[ 8 ] : 11–12} La capacidad instalada tanto para pequeños sistemas en tejados como para grandes centrales solares está creciendo rápidamente y en partes iguales, aunque existe una tendencia notable hacia los sistemas a escala de servicios públicos, ya que el enfoque en las nuevas instalaciones se está desplazando de Europa a regiones más soleadas, como el Cinturón del Sol en los EE. UU., que son menos reacias a las granjas solares terrestres y los inversores enfatizan más la rentabilidad. ^{[ 4 ] : 43}

Impulsado por los avances tecnológicos y el aumento de la escala y la sofisticación de la fabricación, el costo de la energía fotovoltaica está disminuyendo continuamente. ^{[ 9 ]} Hay varios millones de sistemas fotovoltaicos distribuidos por todo el mundo, principalmente en Europa, con 1,4 millones de sistemas solo en Alemania ^{[ 8 ] : 5}  – así como en América del Norte con 440 000 sistemas en los Estados Unidos. ^{[ 10 ]} La eficiencia de conversión de energía de un módulo solar convencional aumentó del 15 al 20 por ciento desde 2004 ^{[ 8 ] : 17} y un sistema fotovoltaico recupera la energía necesaria para su fabricación en aproximadamente 2 años. En lugares excepcionalmente irradiados, o cuando se utiliza tecnología de película delgada, el llamado tiempo de recuperación de la energía se reduce a un año o menos. ^{[ 8 ] : 30–33} La medición neta y los incentivos financieros, como las tarifas de alimentación preferenciales para la electricidad generada por energía solar, también han apoyado en gran medida las instalaciones de sistemas fotovoltaicos en muchos países. ^{[ 11 ]} El costo nivelado de la electricidad proveniente de sistemas fotovoltaicos a gran escala se ha vuelto competitivo con las fuentes de electricidad convencionales en una lista cada vez mayor de regiones geográficas, y se ha logrado la paridad de red en aproximadamente 30 países. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

En 2015, el mercado mundial de energía fotovoltaica, de rápido crecimiento, se acercaba rápidamente a los 200  GW, aproximadamente 40 veces la capacidad instalada en 2006. ^{[ 16 ]} Estos sistemas contribuyen actualmente con alrededor del 1 % a la generación mundial de electricidad. Los principales instaladores de sistemas fotovoltaicos en términos de capacidad son actualmente China, Japón y Estados Unidos, mientras que la mitad de la capacidad mundial está instalada en Europa, con Alemania e Italia suministrando entre el 7 % y el 8 % de su consumo eléctrico doméstico respectivo con energía solar fotovoltaica. ^{[ 17 ]} La Agencia Internacional de Energía prevé que la energía solar se convierta en la mayor fuente de electricidad del mundo para 2050, con la energía solar fotovoltaica y la energía solar térmica de concentración contribuyendo con el 16 % y el 11 % a la demanda mundial, respectivamente. ^{[ 3 ]}

Un sistema conectado a la red está conectado a una red independiente más grande (normalmente la red eléctrica pública) y suministra energía directamente a la red. Esta energía puede ser compartida por un edificio residencial o comercial antes o después del punto de medición de ingresos, dependiendo de si la producción de energía acreditada se calcula independientemente del consumo de energía del cliente ( tarifa de alimentación ) o solo en función de la diferencia de energía ( medición neta ). Estos sistemas varían en tamaño desde residenciales (2–10  kWp ₎ hasta centrales de energía solar (hasta decenas de MWp ₎ . Esta es una forma de generación de electricidad descentralizada . El suministro de electricidad a la red requiere la transformación de CC en CA mediante un inversor de conexión a la red especial y sincronizado . En instalaciones de tamaño kilovatio, la tensión del sistema del lado de CC es tan alta como lo permite el sistema (normalmente 1000 V, excepto en EE. UU., donde es de 600  V para uso residencial) para limitar las pérdidas óhmicas. La mayoría de los módulos (60 o 72 celdas de silicio cristalino) generan de 160  W a 300  W a 36 voltios. En ocasiones, es necesario o conveniente conectar los módulos parcialmente en paralelo en lugar de todos en serie. Un conjunto individual de módulos conectados en serie se conoce como «cadena». ^{[ 18 ]} Un conjunto de «cadenas» conectadas en serie se conoce como «matriz».

Los sistemas fotovoltaicos se clasifican generalmente en tres segmentos de mercado distintos: sistemas residenciales en azoteas, sistemas comerciales en azoteas y sistemas a gran escala instalados en tierra. Sus capacidades varían desde unos pocos kilovatios hasta cientos de megavatios. Un sistema residencial típico ronda los 10 kilovatios y se instala en un tejado inclinado, mientras que los sistemas comerciales pueden alcanzar la escala de megavatios y generalmente se instalan en tejados de poca pendiente o incluso planos. Aunque los sistemas instalados en azoteas son pequeños y tienen un coste por vatio más elevado que las grandes instalaciones a gran escala, representan la mayor parte del mercado. Sin embargo, existe una tendencia creciente hacia centrales eléctricas a gran escala, especialmente en la región del "cinturón solar" del planeta. ^{[ 4 ] : 43 [ 19 ]}

Escala de servicios públicos

Los grandes parques o granjas solares a escala de servicios públicos son centrales eléctricas capaces de proporcionar un suministro de energía a un gran número de consumidores. La electricidad generada se inyecta en la red de transmisión alimentada por centrales de generación central (planta conectada a la red o ligada a la red), o se combina con uno o varios generadores eléctricos domésticos para inyectarlos en una pequeña red eléctrica (planta híbrida). En raras ocasiones, la electricidad generada se almacena o se utiliza directamente por una planta aislada/autónoma. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Los sistemas fotovoltaicos generalmente se diseñan 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 .

Para azoteas, móviles y portátiles.

Un pequeño sistema fotovoltaico es capaz de proporcionar suficiente electricidad de CA para alimentar una sola vivienda o un dispositivo aislado en forma de electricidad de CA o CC. Los satélites militares y civiles de observación de la Tierra , el alumbrado público , las señales de construcción y de tráfico, los coches eléctricos , las tiendas de campaña alimentadas por energía solar ^{[ 22 ]} y las aeronaves eléctricas pueden contener sistemas fotovoltaicos integrados para proporcionar una fuente de energía primaria o auxiliar en forma de energía de CA o CC, según el diseño y las demandas de energía. En 2013, los sistemas en tejados representaron el 60 por ciento de las instalaciones mundiales. Sin embargo, existe una tendencia a alejarse de los sistemas en tejados y a dirigirse hacia los sistemas fotovoltaicos a escala industrial, ya que el foco de las nuevas instalaciones fotovoltaicas también se está desplazando de Europa a los países de la región del cinturón solar del planeta, donde la oposición a las granjas solares montadas en tierra es menos acentuada. ^{[ 4 ] : ​​43} Los sistemas fotovoltaicos portátiles y móviles proporcionan energía eléctrica independientemente de las conexiones de la red eléctrica, para el funcionamiento "fuera de la red". Dichos sistemas se utilizan tan comúnmente en vehículos recreativos y embarcaciones que existen minoristas especializados en estas aplicaciones y productos específicamente dirigidos a ellos. Dado que los vehículos recreativos (RV) normalmente llevan baterías y alimentan la iluminación y otros sistemas con una tensión nominal de 12 voltios CC, los sistemas de RV normalmente operan en un rango de voltaje que puede cargar directamente las baterías de 12 voltios, por lo que la adición de un sistema fotovoltaico solo requiere paneles, un controlador de carga y cableado. Los sistemas solares en vehículos recreativos generalmente están limitados en potencia por el tamaño físico del espacio del techo del RV. ^{[ 23 ]}

Integrado en el edificio

En áreas urbanas y suburbanas, los conjuntos fotovoltaicos se utilizan a menudo en los tejados para complementar el consumo de energía; a menudo el edificio tendrá una conexión a la red eléctrica , en cuyo caso la energía producida por el conjunto fotovoltaico puede venderse a la compañía eléctrica en algún tipo de acuerdo de medición neta . Algunas compañías eléctricas utilizan los tejados de los clientes comerciales y los postes telefónicos para apoyar su uso de paneles fotovoltaicos. ^{[ 24 ]} Los árboles solares son conjuntos que, como su nombre indica, imitan la apariencia de los árboles, proporcionan sombra y por la noche pueden funcionar como farolas .

Las incertidumbres en los ingresos a lo largo del tiempo se relacionan principalmente con la evaluación del recurso solar y el rendimiento del propio sistema. En el mejor de los casos, las incertidumbres suelen ser del 4 % para la variabilidad climática interanual, del 5 % para la estimación del recurso solar (en un plano horizontal), del 3 % para la estimación de la irradiación en el plano del conjunto, del 3 % para la potencia nominal de los módulos, del 2 % para las pérdidas debidas a la suciedad y el ensuciamiento , del 1,5 % para las pérdidas debidas a la nieve y del 5 % para otras fuentes de error. Identificar y reaccionar ante las pérdidas controlables es fundamental para la eficiencia de los ingresos y de la operación y el mantenimiento. El monitoreo del rendimiento del conjunto puede formar parte de los acuerdos contractuales entre el propietario del conjunto, el constructor y la compañía eléctrica que compra la energía producida. Un método para crear "días sintéticos" utilizando datos meteorológicos fácilmente disponibles y la verificación mediante el campo de pruebas Open Solar Outdoors permite predecir el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos con un alto grado de precisión. ^{[ 25 ]} Este método puede utilizarse para determinar los mecanismos de pérdida a escala local , como los causados ​​por la nieve ^{[ 26 ] [ 27 ]} o los efectos de los recubrimientos superficiales (por ejemplo, hidrofóbicos o hidrofílicos ) en la suciedad o las pérdidas por nieve. ^{[ 28 ]} (Aunque en entornos con mucha nieve y fuerte interferencia del suelo, las pérdidas anuales por nieve pueden llegar al 30 %. ^{[ 29 ]} ) El acceso a Internet ha permitido una mejora adicional en la monitorización y comunicación de la energía. Existen sistemas específicos disponibles de varios proveedores. Para los sistemas solares fotovoltaicos que utilizan microinversores (conversión de CC a CA a nivel de panel), los datos de potencia del módulo se proporcionan automáticamente. Algunos sistemas permiten configurar alertas de rendimiento que activan avisos por teléfono/correo electrónico/mensaje de texto cuando se alcanzan los límites. Estas soluciones proporcionan datos al propietario del sistema y al instalador. Los instaladores pueden monitorizar de forma remota múltiples instalaciones y ver de un vistazo el estado de toda su base instalada. 

Los componentes básicos de un sistema fotovoltaico son las células solares. Una célula solar es el dispositivo eléctrico que puede convertir directamente la energía de los fotones en electricidad. Existen tres generaciones tecnológicas de células solares: la primera generación (1G) de células de silicio cristalino (c-Si), la segunda generación (2G) de células de película delgada (como CdTe , CIGS , silicio amorfo y GaAs ) y la tercera generación (3G) de células orgánicas , sensibilizadas por colorante , de perovskita y de unión múltiple . ^{[ 30 ] [ 31 ]}

Las células solares convencionales de c-Si , normalmente conectadas en serie, están encapsuladas en un módulo solar para protegerlas de la intemperie. El módulo consta de un vidrio templado como cubierta, un encapsulante suave y flexible , una lámina posterior 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 forman una cadena de módulos, a menudo llamada panel solar. Un conjunto solar consta de uno o muchos de estos paneles. ^{[ 32 ]} Un conjunto fotovoltaico, o conjunto solar, es una colección interconectada de módulos solares. La energía que puede producir un módulo rara vez es suficiente para satisfacer las necesidades de una vivienda o un negocio, por lo que los módulos se conectan entre sí para formar un conjunto. La mayoría de los conjuntos fotovoltaicos utilizan un inversor para convertir la energía de CC producida por los módulos en corriente alterna que puede alimentar luces , motores y otras cargas. Los módulos en un conjunto fotovoltaico generalmente se conectan primero en serie para obtener el voltaje deseado ; luego, las cadenas individuales se conectan en paralelo para permitir que el sistema produzca más corriente . Los paneles solares se miden normalmente en condiciones de prueba estándar (STC) o condiciones de prueba de PVUSA (PTC), en vatios . ^{[ 33 ]} Las potencias típicas de los paneles oscilan entre menos de 100 vatios y más de 400 vatios. ^{[ 34 ]} La potencia del conjunto consiste en la suma de las potencias de los paneles, en vatios, kilovatios o megavatios.

Sombra y suciedad

La salida eléctrica de las células fotovoltaicas es extremadamente sensible al sombreado (el llamado "efecto luz de Navidad"). ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]} Cuando incluso una pequeña porción de una célula o de un módulo o conjunto de células en paralelo está sombreada, mientras que el resto recibe luz solar, la salida cae drásticamente debido a un "cortocircuito" interno (los electrones invierten su curso a través de la porción sombreada). Cuando se conectan en serie, la corriente extraída de una cadena de células no es mayor que la corriente normalmente pequeña que puede fluir a través de la célula sombreada, por lo que la corriente (y por lo tanto la potencia) desarrollada por la cadena es limitada. Si la carga externa tiene una impedancia suficientemente baja, puede haber suficiente voltaje disponible de las otras células en una cadena para forzar más corriente a través de la célula sombreada al romper la unión. Este voltaje de ruptura en células comunes está entre 10 y 30 voltios. En lugar de agregar a la potencia producida por el panel, la célula sombreada absorbe energía, convirtiéndola en calor. Dado que la tensión inversa de una celda sombreada es mucho mayor que la tensión directa de una celda iluminada, una celda sombreada puede absorber la potencia de muchas otras celdas en la cadena, afectando desproporcionadamente la salida del panel. Por ejemplo, una celda sombreada puede perder 8 voltios, en lugar de sumar 0,5 voltios, a un nivel de corriente alto, absorbiendo así la potencia producida por otras 16 celdas. ^{[ 48 ]} Por lo tanto, es importante que una instalación fotovoltaica no esté sombreada por árboles u otras obstrucciones. Existen técnicas para mitigar las pérdidas con diodos, pero estas técnicas también conllevan pérdidas.

Se han desarrollado varios métodos para determinar las pérdidas por sombreado de árboles en sistemas fotovoltaicos, tanto en grandes regiones usando ^{LiDAR [} 49 ] ^{como a} nivel de sistema individual usando software de modelado 3D ^{[ 50 ]} . 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 que la parte sombreada del conjunto habría suministrado, así como la potencia disipada en los diodos. La función principal del diodo de derivación es eliminar los puntos calientes que se forman en las celdas que pueden causar daños adicionales al conjunto y provocar incendios.

La luz solar puede ser absorbida por el polvo, la nieve u otras impurezas en la superficie del módulo (denominadas colectivamente suciedad ). La suciedad reduce la luz que incide en las células, lo que a su vez reduce la potencia de salida del sistema fotovoltaico. Las pérdidas por suciedad se acumulan con el tiempo y pueden llegar a ser grandes sin una limpieza adecuada. En 2018, la pérdida energética anual global debido a la suciedad se estimó en al menos un 3-4%. ^{[ 51 ]} Sin embargo, las pérdidas por suciedad varían significativamente de una región a otra y dentro de las regiones. ^{[ 52 ] [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ]} Mantener una superficie de módulo limpia aumentará el rendimiento de salida durante la vida útil del sistema fotovoltaico. En un estudio realizado en una zona con mucha nieve ( Ontario ), la limpieza de paneles solares montados planos después de 15 meses aumentó su producción en casi un 100%. Sin embargo, los conjuntos inclinados 5° se limpiaron adecuadamente con agua de lluvia. ^{[ 27 ] [ 56 ]} En muchos casos, especialmente en regiones áridas o en lugares cercanos a desiertos, carreteras, industria o agricultura, la limpieza regular de los paneles solares es rentable . En 2018, la pérdida estimada de ingresos inducida por la suciedad se calculó entre 5 y 7 mil millones de euros. ^{[ 51 ]}

La fiabilidad a largo plazo de los módulos fotovoltaicos es crucial para garantizar la viabilidad técnica y económica de la energía fotovoltaica como fuente de energía exitosa. El análisis de los mecanismos de degradación de los módulos fotovoltaicos es clave para asegurar una vida útil superior a los 25 años. ^{[ 57 ]}

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 la irradiancia solar incidente que es absorbida por la célula. ^{[ 58 ]} Cuando el sol está en el cenit en un día despejado, la potencia del sol es de aproximadamente 1 kW /m² ^, [ ^{59 ] en} la superficie terrestre, en un plano perpendicular a los rayos solares. Por lo tanto, los paneles fotovoltaicos pueden seguir al sol a lo largo del día para mejorar considerablemente la captación de energía. Sin embargo, los dispositivos de seguimiento aumentan el costo y requieren mantenimiento, por lo que es más común que los paneles fotovoltaicos tengan soportes fijos que inclinan el panel y lo orientan hacia el sur en el hemisferio norte o hacia el norte en el hemisferio sur. El ángulo de inclinación con respecto a la horizontal puede variar según la estación, ^{[ 60 ]} pero si es fijo, debe ajustarse para proporcionar una producción óptima del panel durante la parte de máxima demanda eléctrica de un año típico para un sistema autónomo. Este ángulo de inclinación óptimo del módulo no es necesariamente idéntico al ángulo de inclinación para la máxima producción anual de energía del panel. ^{[ 61 ]} La optimización del sistema fotovoltaico para un entorno específico puede ser complicada ya que se deben tener en cuenta cuestiones como el flujo solar, la suciedad y las pérdidas por nieve. Además, trabajos posteriores han demostrado que los efectos espectrales pueden desempeñar un papel en la selección óptima del material fotovoltaico. Por ejemplo, el espectro del albedo del entorno puede desempeñar un papel significativo en la producción dependiendo de la superficie alrededor del sistema fotovoltaico ^{[ 62 ]} y el tipo de material de la célula solar. ^{[ 63 ]} Una instalación fotovoltaica típica de 1  kW en Australia o en las latitudes del sur de Europa o Estados Unidos, puede producir 3,5–5  kWh por día, dependiendo de la ubicación, la orientación, la inclinación, la insolación y otros factores. ^{[ 64 ] [ 65 ]} En el desierto del Sahara , con menos cobertura de nubes y un mejor ángulo solar, idealmente se podría obtener cerca de 8,3 kWh/m ² /día siempre que el viento casi siempre presente no arrastrara arena sobre las unidades. El área del desierto del Sahara es de más de 9 millones de km ² . 90.600  km² , o aproximadamente ^el 1%, podrían generar tanta electricidad como todas las centrales eléctricas del mundo juntas. ^{[ 66 ]}

Los módulos se ensamblan en conjuntos sobre algún tipo de sistema de montaje, que puede clasificarse como montaje en suelo, montaje en techo o montaje en poste. En los parques solares , se instala una gran estructura en el suelo y los módulos se montan sobre ella. Para edificios, se han diseñado muchos tipos diferentes de estructuras para techos inclinados. Para techos planos, se utilizan estructuras, contenedores y soluciones integradas en el edificio. Las estructuras para paneles solares montadas en la parte superior de postes pueden ser fijas o móviles (véase Seguidores más abajo). Los montajes laterales en postes son adecuados para situaciones en las que un poste tiene algún otro elemento montado en su parte superior, como una luminaria o una antena. El montaje en poste eleva lo que de otro modo sería un conjunto montado en el suelo por encima de las sombras de la maleza y el ganado, y puede cumplir con los requisitos del código eléctrico en cuanto a la inaccesibilidad del cableado expuesto. Los paneles montados en postes están expuestos a una mayor cantidad de aire de refrigeración en su parte inferior, lo que aumenta su rendimiento. Se pueden formar varias estructuras en la parte superior de postes para crear una marquesina u otra estructura de sombra. Una estructura que no siga al sol de izquierda a derecha puede permitir el ajuste estacional hacia arriba o hacia abajo. ^{[ 67 ]}

Debido a su uso en exteriores, los cables solares están diseñados para ser resistentes a la radiación UV y a fluctuaciones de temperatura extremadamente altas, y generalmente no se ven afectados por las condiciones climáticas. Las normas que especifican el uso del cableado eléctrico en sistemas fotovoltaicos incluyen la norma IEC 60364 de la Comisión Electrotécnica Internacional , en la sección 712 "Sistemas de suministro de energía solar fotovoltaica (FV)", la norma británica BS 7671 , que incorpora regulaciones relativas a la microgeneración y los sistemas fotovoltaicos, y la norma estadounidense UL4703, en el apartado 4703 "Cable fotovoltaico".

Un cable solar es el cable de interconexión utilizado en la generación de energía fotovoltaica . Los cables solares interconectan los paneles solares y otros componentes eléctricos de un sistema fotovoltaico. Están diseñados para ser resistentes a los rayos UV y a la intemperie , y pueden utilizarse en un amplio rango de temperaturas.

Los requisitos específicos de rendimiento para el cableado de una instalación de paneles solares se especifican en los códigos eléctricos nacionales y locales que regulan las instalaciones eléctricas en una zona determinada. Las características generales requeridas para los cables solares son la resistencia a la luz ultravioleta, a la intemperie, a las temperaturas extremas de la zona y un aislamiento adecuado para la tensión del equipo. Cada jurisdicción tendrá normas específicas sobre la puesta a tierra de las instalaciones de energía solar para la protección contra descargas eléctricas y rayos.

Un sistema de seguimiento solar inclina un panel solar a lo largo del día. Dependiendo del tipo de sistema de seguimiento, el panel se orienta directamente hacia el Sol o hacia la zona más brillante de un cielo parcialmente nublado. Los seguidores mejoran considerablemente el rendimiento a primera hora de la mañana y a última hora de la tarde, aumentando la cantidad total de energía producida por un sistema en aproximadamente un 20-25% para un seguidor de un solo eje y en aproximadamente un 30% o más para un seguidor de doble eje, dependiendo de la latitud. ^{[ 68 ] [ 69 ]} Los seguidores son eficaces en regiones que reciben una gran parte de la luz solar directamente. En luz difusa (es decir, bajo nubes o niebla), el seguimiento tiene poco o ningún valor. Dado 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. ^{[ 70 ]} 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 inclinado. Segundo, la luz directa se utiliza de forma más eficiente que la luz inclinada. ^{[ 71 ]} Los recubrimientos antirreflectantes especiales pueden mejorar la eficiencia de los paneles solares para la luz directa y angular, reduciendo en cierta medida el beneficio del seguimiento. ^{[ 72 ]}

Los seguidores y sensores para optimizar el rendimiento a menudo se consideran opcionales, pero pueden aumentar la producción viable hasta en un 45 %. ^{[ 73 ]} Los conjuntos que se aproximan o superan un megavatio suelen utilizar seguidores solares. Teniendo en cuenta las nubes, el hecho de que la mayor parte del mundo no se encuentra en el ecuador y que el sol se pone al atardecer, la medida correcta de la energía solar es la insolación : el número promedio de kilovatios-hora por metro cuadrado por día. Para el clima y las latitudes de Estados Unidos y Europa, la insolación típica varía de 2,26  kWh/m² ^/ día en climas del norte a 5,61  kWh/m² ^/ día en las regiones más soleadas. ^{[ 74 ] [ 75 ]}

Para sistemas grandes, la energía ganada al usar sistemas de seguimiento puede compensar la complejidad adicional. Para sistemas muy grandes , el mantenimiento adicional del seguimiento es un inconveniente sustancial. ^{[ 76 ]} El seguimiento no es necesario para paneles planos y sistemas fotovoltaicos de baja concentración . Para sistemas fotovoltaicos de alta concentración, el seguimiento de doble eje es una necesidad. ^{[ 77 ]} Las tendencias de precios afectan el equilibrio entre agregar más paneles solares fijos frente a tener menos paneles que realicen seguimiento.

A medida que han mejorado los precios, la fiabilidad y el rendimiento de los seguidores de un solo eje, estos sistemas se han instalado en un porcentaje cada vez mayor de proyectos a gran escala. Según datos de WoodMackenzie/GTM Research, los envíos mundiales de seguidores solares alcanzaron un récord de 14,5 gigavatios en 2017. Esto representa un crecimiento del 32 % interanual, y se prevé un crecimiento similar o mayor a medida que se acelere el despliegue de energía solar a gran escala. ^{[ 78 ]}

Los sistemas diseñados para suministrar 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, sincronizada con la frecuencia de la red, limitar la tensión de alimentación a no más alta que la tensión de la red y desconectarse de la red si esta se interrumpe. ^{[ 79 ]} Los inversores de funcionamiento en isla solo necesitan producir tensiones y frecuencias reguladas en forma de onda sinusoidal, ya que no se requiere sincronización ni coordinación con el suministro de la red.

Un inversor solar puede conectarse a una cadena de paneles solares. En algunas instalaciones, se conecta un microinversor solar a cada panel solar. ^{[ 80 ]} 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 puede conectarse a la red eléctrica pública a través de un medidor de electricidad . ^{[ 81 ]} El número de módulos en el sistema determina la potencia total de CC que puede generar el conjunto solar; sin embargo, el inversor controla en última instancia la cantidad de potencia de CA que se puede distribuir para el consumo. Por ejemplo, un sistema fotovoltaico compuesto por módulos fotovoltaicos de 11 kilovatios de CC (kW _CC ), junto con un inversor de 10 kilovatios de CA (kW _CA ), estará limitado a la salida del inversor de 10  kW. A partir de 2019, la eficiencia de conversión de los convertidores de última generación alcanzó más del 98 por ciento. Si bien los inversores de cadena se utilizan en sistemas fotovoltaicos residenciales y comerciales de tamaño mediano, los inversores centrales cubren el mercado comercial a gran escala y el de servicios públicos. La cuota de mercado de los inversores centrales y de cadena es de aproximadamente el 44 por ciento y el 52 por ciento, respectivamente, con menos del 1 por ciento para los microinversores. ^{[ 82 ]}

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 ello, el sistema MPPT del inversor muestrea digitalmente la potencia de salida, que varía constantemente, del conjunto solar y aplica la impedancia adecuada para encontrar el punto de máxima potencia óptimo . ^{[ 83 ]}

El sistema anti-isla es un mecanismo de protección que apaga inmediatamente el inversor, impidiendo que genere energía de CA cuando se pierde la conexión con la carga. Esto ocurre, por ejemplo, en caso de un apagón. Sin esta protección, la línea de suministro se convertiría en una "isla" con energía rodeada de un "mar" de líneas sin energía, ya que el conjunto solar continúa suministrando energía de CC durante el corte de energía. El funcionamiento en isla representa un peligro para los trabajadores de la compañía eléctrica, quienes podrían no percatarse de que un circuito de CA sigue energizado, y podría impedir la reconexión automática de los dispositivos. ^{[ 84 ]} La función anti-isla no es necesaria para sistemas fuera de la red completos.

Aunque siguen siendo costosos, los sistemas fotovoltaicos utilizan cada vez más baterías recargables para almacenar el excedente de energía y usarlo posteriormente por la noche. Las baterías utilizadas para el almacenamiento en la red también estabilizan la red eléctrica al compensar los picos de demanda y desempeñan un papel importante en una red inteligente , ya que pueden cargarse durante los períodos de baja demanda e inyectar la energía almacenada a la red cuando la demanda es alta.

Las tecnologías de baterías comunes utilizadas en los sistemas fotovoltaicos actuales incluyen la batería de plomo-ácido regulada por válvula  (una versión modificada de la batería de plomo-ácido  convencional) , las baterías de níquel-cadmio y de iones de litio . En comparación con otros tipos, las baterías de plomo-ácido tienen una vida útil más corta y una menor densidad de energía. Sin embargo, debido a su alta fiabilidad, baja autodescarga y bajos costos de inversión y mantenimiento, son actualmente (a partir de 2014) la tecnología predominante utilizada en sistemas fotovoltaicos residenciales de pequeña escala, ya que las baterías de iones de litio aún están en desarrollo y son aproximadamente 3,5 veces más caras que las baterías de plomo-ácido. Además, como los dispositivos de almacenamiento para sistemas fotovoltaicos son estacionarios, la menor densidad de energía y potencia y, por lo tanto, el mayor peso de las baterías de plomo-ácido no son tan críticos como, por ejemplo, en el transporte eléctrico ^{[ 5 ] : 4, 9} Otras baterías recargables consideradas para sistemas fotovoltaicos distribuidos incluyen baterías de sodio-azufre y de vanadio redox , dos tipos prominentes de una batería de sales fundidas y una batería de flujo , respectivamente. ^{[ 5 ] : 4} En 2015, Tesla Motors lanzó Powerwall , una batería recargable de iones de litio con el objetivo de revolucionar el consumo de energía. ^{[ 85 ]}

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. ^{[ 86 ]} Los controladores de carga básicos pueden simplemente encender y apagar los paneles fotovoltaicos, o pueden dosificar pulsos de energía según sea necesario, una estrategia llamada PWM o modulación por ancho de pulso . Los controladores de carga más avanzados incorporarán lógica MPPT en sus algoritmos de carga de batería. Los controladores de carga también pueden desviar energía a algún propósito distinto de la carga de la batería. En lugar de simplemente apagar la energía fotovoltaica gratuita cuando no se necesita, un usuario puede optar por calentar aire o agua una vez que la batería esté llena.

La medición debe poder acumular unidades de energía en ambas direcciones, o se deben usar dos medidores. Muchos medidores acumulan bidireccionalmente, algunos sistemas usan dos medidores, pero un medidor unidireccional (con tope) no acumulará energía de ninguna alimentación resultante a la red. ^{[ 87 ]} En algunos países, para instalaciones de más de 30 kW _p se requiere un monitor de frecuencia y voltaje con desconexión de todas las fases. Esto se hace cuando se genera más energía solar de la que puede acomodar la empresa de servicios públicos, y el excedente no se puede exportar ni almacenar . Históricamente, los operadores de la red han necesitado proporcionar líneas de transmisión y capacidad de generación. Ahora también necesitan proporcionar almacenamiento. Normalmente se trata de almacenamiento hidroeléctrico, pero se utilizan otros medios de almacenamiento. Inicialmente, el almacenamiento se usaba para que los generadores de carga base pudieran operar a plena potencia. Con la energía renovable variable , el almacenamiento es necesario para permitir la generación de energía cuando esté disponible y el consumo cuando sea necesario. 

Las dos variables que maneja un operador de red son almacenar electricidad para cuando se necesite o transmitirla donde se necesite. Si ambas fallan, las instalaciones de más de 30 kWp pueden apagarse automáticamente, aunque en la práctica todos los inversores mantienen la regulación de voltaje y dejan de suministrar energía si la carga es insuficiente. Los operadores de red tienen la opción de limitar el exceso de generación de los grandes sistemas, aunque esto se hace más comúnmente con la energía eólica que con la solar, y resulta en una pérdida sustancial de ingresos. ^{[ 88 ]} Los inversores trifásicos tienen la opción única de suministrar potencia reactiva, lo que puede ser ventajoso para ajustar los requisitos de carga. ^{[ 89 ]}

Los sistemas fotovoltaicos necesitan ser monitoreados para detectar fallas y optimizar su funcionamiento. Existen varias estrategias de monitoreo fotovoltaico dependiendo de la producción de la instalación y su naturaleza. El monitoreo puede realizarse 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 estar dedicadas solo a la supervisión u ofrecer funciones adicionales. Los inversores individuales y los controladores de carga de baterías pueden incluir monitoreo utilizando protocolos y software específicos del fabricante. ^{[ 90 ]} 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 adquirir información relacionada con el clima. Los medidores inteligentes independientes pueden medir la producción total de energía de un sistema de arreglo fotovoltaico. Se pueden utilizar medidas separadas, como el análisis de imágenes satelitales o un medidor de radiación solar (un piranómetro ), para estimar la insolación total para comparación. ^{[ 91 ]} Los datos recopilados de un sistema de monitoreo pueden mostrarse de forma remota a través de la World Wide Web, como OSOTF . ^{[ 92 ] [ 93 ] [ 94 ] [ 95 ]}

Conocer el consumo energético anual en kWh${\displaystyle E_{d}}$Con un consumo energético de una institución o una familia, por ejemplo de 2300 kWh, que se refleja en su factura de electricidad, es posible calcular el número de paneles fotovoltaicos necesarios para satisfacer sus necesidades energéticas. Accediendo al sitio web https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/ , tras seleccionar la ubicación donde se instalarán los paneles, hacer clic en el mapa o escribir el nombre de la ubicación, deberá seleccionar «Conectado a la red» y «Visualizar resultados», obteniendo así la siguiente tabla, por ejemplo, correspondiente a la ciudad de Palermo:

Entradas proporcionadas:; Ubicación [Lat/Lon]:;38.111,13.352 Horizonte:;Calculado Base de datos utilizada: PVGIS-SARAH2 Tecnología fotovoltaica: silicio cristalino Fotovoltaica instalada [kWp]:;1 Pérdida del sistema [%]:;14 Resultados de la simulación: Ángulo de inclinación [°]:;35 Ángulo de acimut [°]:;0 Producción anual de energía fotovoltaica [kWh]: 1519,1 Irradiación anual en el plano [kWh/m2]:;1944,62 Variabilidad interanual [kWh]:;47,61 Cambios en la producción debido a: Ángulo de incidencia [%]:;-2,68 Efectos espectrales [%]:;0,88 Temperatura y baja irradiancia [%]:;-7,48 Pérdida total [%]:;-21,88 Coste de la electricidad fotovoltaica [por kWh]:;

Utilizando el programa wxMaxima , el número de paneles necesarios para un consumo anual de 2300 kWh y para una tecnología de silicio cristalino con un ángulo de inclinación de 35°, un ángulo azimutal de 0° y pérdidas totales iguales al 21,88% es 6 redondeado al alza:

E_d : 2300 ; E_s : 1519.1 ; P : 300 ; Number_panels : 1000 * E_d / ( P * E_s ) ;5.046847914335243

En promedio, cada familia logra consumir el 30% de la energía directamente de la energía fotovoltaica. El sistema de almacenamiento puede llevar su autoconsumo a un máximo del 70%, por lo tanto, la capacidad de almacenamiento de la batería que debería ser en el caso específico es: 4,41 kWh que redondeado es 4,8 kWh

Capacidad de la batería : 0,70 * E_d / 365 ;4.410958904109589

Si el precio de la energía es de 0,5 €/kWh, el coste de la energía, sin incluir impuestos, será de 1150 € al año:

Costo_de_energía : E_d * 0,5 ;1150.0

Si un panel de 300 W cuesta 200 €, la batería de 4,8 kWh cuesta 3000 €, el inversor para convertir la corriente continua en corriente alterna cuesta 1000 €, el regulador de carga cuesta 100 € y la instalación cuesta 1000 €, el coste total será de 6300 €  .

Costo total : 200 * 6 + 3000 + 1000 + 100 + 1000 ;3150

que se amortizan a lo largo de 5,46 años:

Años : Coste_total / Coste_energético ;5.46 ...

con una vida útil de la batería de 10 años y los paneles de 25 a 30 años.

Los sistemas fotovoltaicos de concentración (CPV) y de alta concentración (HCPV) utilizan lentes ópticas o espejos curvos para concentrar la luz solar en células solares pequeñas pero muy eficientes. Además de la óptica de concentración, los sistemas CPV a veces utilizan seguidores solares y sistemas de refrigeración, y son más caros.

Los sistemas HCPV son especialmente adecuados para ubicaciones con alta irradiancia solar, ya que concentran la luz solar hasta 400 veces o más, con eficiencias del 24 al 28 por ciento, superiores a las de los sistemas convencionales. Existen diversos diseños de sistemas disponibles comercialmente, pero no son muy comunes. Sin embargo, se están llevando a cabo investigaciones y desarrollos continuos. ^{[ 8 ] : 26}

La CPV se confunde a menudo con la CSP ( energía solar de concentración ), que no utiliza paneles fotovoltaicos. Ambas tecnologías se benefician de ubicaciones con mucha luz solar y compiten directamente entre sí.

Un sistema híbrido combina la energía fotovoltaica con otras formas de generación, generalmente un generador diésel. ^{[ 96 ]} También se utiliza biogás. La otra forma de generación puede ser de un tipo capaz de modular la potencia de salida en función de la demanda. Sin embargo, se puede utilizar más de una forma de energía renovable, por ejemplo, la eólica. La generación de energía fotovoltaica sirve para reducir el consumo de combustible no renovable. Los sistemas híbridos se encuentran con mayor frecuencia en islas. La isla Pellworm en Alemania y la isla Kythnos en Grecia son ejemplos notables (ambas se combinan con energía eólica). ^{[ 97 ] [ 98 ]} La planta de Kythnos ha reducido el consumo de diésel en un 11,2 %. ^{[ 99 ]}

En 2015, un estudio de caso realizado en siete países concluyó que, en todos los casos, los costos de generación pueden reducirse mediante la hibridación de minirredes y redes aisladas. Sin embargo, los costos de financiación de estos sistemas híbridos son cruciales y dependen en gran medida de la estructura de propiedad de la central eléctrica. Si bien las reducciones de costos para las empresas de servicios públicos estatales pueden ser significativas, el estudio también identificó que los beneficios económicos son insignificantes o incluso negativos para las empresas de servicios públicos no públicas, como los productores independientes de energía . ^{[ 100 ] [ 101 ]}

También se ha demostrado que el límite de penetración de la energía fotovoltaica (PV) puede incrementarse mediante el despliegue de una red distribuida de sistemas híbridos PV+CHP en EE. UU. ^{[ 102 ]} Se analizó la distribución temporal del flujo solar y los requisitos eléctricos y de calefacción para viviendas unifamiliares representativas de EE. UU., y los resultados muestran claramente que la hibridación de la cogeneración (CHP) con la energía fotovoltaica permite un despliegue adicional de energía fotovoltaica superior al que es posible con un sistema de generación eléctrica centralizado convencional. Esta teoría se reconfirmó con simulaciones numéricas utilizando datos de flujo solar por segundo para determinar que el respaldo de batería necesario para alimentar dicho sistema híbrido es posible con sistemas de baterías relativamente pequeños y económicos. ^{[ 103 ]} Además, es posible implementar grandes sistemas PV+CHP en edificios institucionales, que a su vez proporcionan respaldo para la energía fotovoltaica intermitente y reducen el tiempo de funcionamiento de la cogeneración. ^{[ 104 ]}

• Los sistemas PVT (híbridos fotovoltaicos/térmicos), también conocidos como colectores solares híbridos fotovoltaicos-térmicos, convierten la radiación solar en energía térmica y eléctrica. Este tipo de sistema combina un módulo solar (fotovoltaico) con un colector solar térmico de forma complementaria.
• Sistema CPVT . Un sistema híbrido fotovoltaico térmico de concentración (CPVT) es similar a un sistema PVT. Utiliza energía fotovoltaica de concentración (CPV) en lugar de la tecnología fotovoltaica convencional y la combina con un colector solar térmico.
• El sistema CPV/CSP es un novedoso sistema híbrido solar propuesto, que combina la energía fotovoltaica de concentración con la tecnología no fotovoltaica de energía solar de concentración (CSP), también conocida como energía solar térmica de concentración. ^{[ 105 ]}
• El sistema fotovoltaico-diésel combina un sistema fotovoltaico con un generador diésel . ^{[ 106 ]} Son posibles combinaciones con otras energías renovables , como las turbinas eólicas . ^{[ 107 ]}

Las redes de CC se encuentran en el transporte eléctrico: ferrocarriles, tranvías y trolebuses. Se han construido algunas plantas piloto para estas aplicaciones, como las cocheras de tranvías de Hannover Leinhausen, que utilizan aportadores fotovoltaicos ^{[ 122 ]} , y Ginebra (Bachet de Pesay) ^{[ 123 ]} . La planta de Ginebra, con una potencia de 150 _kWp  , suministra 600 V CC directamente a la red eléctrica de tranvías y trolebuses, mientras que antes, en su inauguración en 1999, proporcionaba aproximadamente el 15 % de la electricidad. 

Una cabaña de montaña aislada en Cataluña , España.

Parquímetro solar en Edimburgo , Escocia.

Un sistema autónomo o fuera de la red no está conectado a la red eléctrica . Los sistemas autónomos varían ampliamente en tamaño y aplicación, desde relojes de pulsera o calculadoras hasta edificios remotos o naves espaciales . Si la carga se va a alimentar independientemente de la insolación solar , la energía generada se almacena y se amortigua con una batería. ^{[ 124 ]} En aplicaciones no portátiles donde el peso no es un problema, como en edificios, las baterías de plomo-ácido son las más utilizadas por su bajo costo y tolerancia al maltrato.

Se puede incorporar un controlador de carga al sistema para evitar daños en la batería por sobrecarga o descarga excesiva. También puede ayudar a optimizar la producción del conjunto solar mediante una técnica de seguimiento del punto de máxima potencia ( MPPT ). Sin embargo, en sistemas fotovoltaicos sencillos donde la tensión del módulo fotovoltaico coincide con la de la batería, el uso de la electrónica MPPT generalmente se considera innecesario, ya que la tensión de la batería es lo suficientemente estable como para proporcionar una captación de potencia casi máxima del módulo fotovoltaico. En dispositivos pequeños (por ejemplo, calculadoras, parquímetros) solo se consume corriente continua (CC). En sistemas más grandes (por ejemplo, edificios, bombas de agua remotas) generalmente se requiere corriente alterna (CA). Para convertir la CC de los módulos o baterías en CA, se utiliza un inversor .

En entornos agrícolas , el sistema puede utilizarse para alimentar directamente bombas de corriente continua , sin necesidad de un inversor . En zonas remotas como áreas montañosas, islas u otros lugares donde no hay acceso a la red eléctrica, los sistemas solares pueden utilizarse como única fuente de electricidad, generalmente mediante la carga de una batería de almacenamiento . Los sistemas autónomos están estrechamente relacionados con la microgeneración y la generación distribuida .

Los sistemas fotovoltaicos demuestran una curva de aprendizaje en términos de costo nivelado de electricidad (LCOE), reduciendo su costo por kWh en un 32,6 % por cada duplicación de la capacidad. ^{[ 137 ] [ 138 ] [ 139 ]} A partir de los datos de LCOE y capacidad instalada acumulada de la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) de 2010 a 2017, ^{[ 138 ] [ 139 ]} la ecuación de la curva de aprendizaje para sistemas fotovoltaicos se da como ^{[ 137 ]}

${\displaystyle LCOE_{fotovoltaica}=151,46\,Capacidad^{-0,57}}$

• LCOE: coste nivelado de la electricidad (en USD/kWh)
• Capacidad: capacidad instalada acumulada de sistemas fotovoltaicos (en MW)

El uso cada vez mayor de sistemas fotovoltaicos y la integración de la energía fotovoltaica en las estructuras y técnicas de suministro y distribución existentes incrementan la necesidad de normas y definiciones generales para los componentes y sistemas fotovoltaicos. Estas normas se recopilan en la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y se aplican a la eficiencia, durabilidad y seguridad de las células, módulos, programas de simulación, conectores y cables, sistemas de montaje, eficiencia general de los inversores, etc. ^{[ 140 ]}

Con el aumento de los sistemas fotovoltaicos en los tejados, el flujo de energía se vuelve bidireccional. Cuando la generación local supera el consumo, la electricidad se exporta a la red. Sin embargo, la red eléctrica tradicionalmente no está diseñada para gestionar la transferencia bidireccional de energía. Por lo tanto, pueden surgir algunos problemas técnicos. Por ejemplo, en Queensland, Australia, a finales de 2017, más del 30 % de los hogares contaban con sistemas fotovoltaicos en sus tejados. La famosa curva del pato de California de 2020 aparece con frecuencia en muchas comunidades desde 2015. Puede producirse un problema de sobretensión cuando la electricidad regresa a la red. ^{[ 150 ]} Existen soluciones para gestionar el problema de la sobretensión, como la regulación del factor de potencia del inversor fotovoltaico, la instalación de nuevos equipos de control de tensión y energía a nivel de distribuidor eléctrico, el recableado de los cables eléctricos, la gestión de la demanda, etc. Estas soluciones suelen presentar limitaciones y costes asociados. Una forma de calcular estos costos y beneficios es utilizar el concepto de " valor de la energía solar " (VOS), ^{[ 151 ]} que incluye los costos/pérdidas evitados, tales como: operaciones y mantenimiento de la planta (fijos y variables); combustible; capacidad de generación, capacidad de reserva, capacidad de transmisión, capacidad de distribución y responsabilidad ambiental y sanitaria. Popular Mechanics informa que los resultados del VOS muestran que los clientes de servicios públicos conectados a la red están siendo subcompensados ​​en gran medida en la mayor parte de los EE. UU., ya que el valor de la energía solar eclipsa la tarifa de medición neta, así como las tarifas de dos niveles, lo que significa que "los paneles solares de su vecino le están ahorrando dinero en secreto". ^{[ 152 ]}

Los clientes tienen diferentes situaciones específicas, por ejemplo, diferentes necesidades de confort/conveniencia, diferentes tarifas de electricidad o diferentes patrones de uso. Una tarifa de electricidad puede tener varios elementos, como el cargo diario por acceso y medición, el cargo por energía (basado en kWh, MWh) o el cargo por demanda máxima (por ejemplo, un precio para el mayor consumo de energía en 30 minutos durante un mes). La energía fotovoltaica es una opción prometedora para reducir el cargo por energía cuando el precio de la electricidad es razonablemente alto y aumenta continuamente, como en Australia y Alemania. Sin embargo, para sitios con cargo por demanda máxima, la energía fotovoltaica puede ser menos atractiva si la demanda máxima se produce principalmente al final de la tarde o al principio de la noche, por ejemplo, en comunidades residenciales. En general, la inversión en energía es principalmente una decisión económica y las decisiones de inversión se basan en una evaluación sistemática de las opciones de mejora operativa, eficiencia energética , generación in situ y almacenamiento de energía. ^{[ 153 ] [ 154 ]}

En caso de un apagón en un sistema fotovoltaico conectado a la red, los paneles solares seguirán generando energía mientras haya sol. En esta situación, la línea de suministro se convierte en una "isla" con energía rodeada de un "mar" de líneas sin alimentación. Por este motivo, los inversores solares diseñados para suministrar energía a la red suelen incorporar circuitos anti-isla automáticos. En el funcionamiento en isla intencional, el generador se desconecta de la red y obliga al generador distribuido a alimentar el circuito local. Esto se utiliza a menudo como sistema de respaldo de energía para edificios que normalmente venden su energía a la red.

Existen dos tipos de técnicas de control anti-isla:

• Pasivo: Se mide la variación de voltaje y/o frecuencia durante la falla de la red y se emplea un bucle de retroalimentación positiva para alejar aún más el voltaje y/o la frecuencia de su valor nominal. La frecuencia o el voltaje pueden no variar si la carga se ajusta perfectamente a la salida del inversor o si la carga tiene un factor de calidad muy alto (relación potencia reactiva/potencia real). Por lo tanto, existe una zona de no detección (ZND).
• Activo: Este método emplea la inyección de algún error en la frecuencia o el voltaje. Cuando la red falla, el error se acumula y empuja el voltaje y/o la frecuencia más allá del rango aceptable. ^{[ 164 ]}