DISEÑO Y GESTIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS PARA LA CONSTRUCCIÓN

1. Fundamentos Solares y Radiación

• Presentación general del curso y sus alcances
• Geometría Sol-Tierra: coordenadas geográficas (latitud, longitud, altitud)
• Ángulos solares fundamentales: cenit, azimut, declinación, altitud solar
• Tiempo solar aparente (TSA) vs tiempo civil (UTC), ecuación del tiempo y analema
• Componentes de la radiación: directa (DNI), difusa (DHI) y reflejada (Albedo)
• Constante Solar (1.367 W/m²) y atenuación atmosférica
• Irradiancia, irradiación y potencia instantánea (W/m²)
• Modelos de radiación en plano inclinado: isotrópico y anisotrópico
• Instrumentos de medición: piranómetros y pirheliómetros (ISO 9060)
• Bases de datos solares en Chile: Explorador Solar del Ministerio de Energía y Registro Solarimétrico Nacional
• Año Típico Meteorológico (TMY): construcción y uso
• Sombreado, ángulo de incidencia y objetivo de perpendicularidad para maximizar captación

2 . Entender los Sistemas Fotovoltaicos

• Principios físicos del efecto fotovoltaico y efecto fotoeléctrico
• Semiconductores: bandas de energía, Band Gap, dopaje tipo N y tipo P
• La unión P-N como motor de la celda
• Energía del fotón (Ep = hc/λ) y límite de Shockley-Queisser
• Tecnologías de celdas: monocristalinas PERC, policristalinas, bifaciales, TOPCon y HJT
• Anatomía del módulo: vidrio bajo en hierro, encapsulante EVA, celdas, backsheet, marco de aluminio
• Condiciones Estándar de Prueba (STC) y NOCT
• Curvas eléctricas I-V y P-V: puntos críticos Voc, Isc, Vmp, Imp
• Fill Factor y eficiencia
• Impacto de irradiancia y temperatura en el rendimiento
• Topologías de conexión: serie y paralelo
• Jerarquía celda → módulo → arreglo
• Inversores: tecnologías transformerless, topologías HERIC y H5 para eficiencia del 98%
• Carburo de Silicio (SiC) en electrónica de potencia
• Sistemas de almacenamiento: baterías de plomo-ácido vs litio
• Profundidad de descarga (DoD) y ciclos de vida

3. Diseñar Sistemas conectados a la red

• Configuraciones on-grid: residencial, comercial e industrial
• Marco normativo en Chile: pliegos RIC de la SEC
• Mecanismo de Net-Billing y límite de 300 kW
• Exigencias de seguridad anti-isla
• Dimensionamiento de strings basado en temperaturas extremas del sitio
• Caída de tensión: límite 1.5% en DC y 3% en AC
• Selección de conductores específicos: cable solar H1Z2Z2-K
• Software de simulación bancable: PVsyst, SAM y Helioscope
• Protecciones eléctricas: disyuntores, fusibles gPV, protectores de sobretensión (SPD) y diferenciales tipo A
• Diseño del unilineal y planos eléctricos

4. Diseñar Sistemas Aislados

• Aplicaciones de sistemas off-grid en construcción y zonas rurales
• Estimación de demanda por vivienda y comunidad
• Aplicación de márgenes de seguridad operativa (20%)
• Cálculo de días de autonomía (típicamente 2 días)
• Selección de controladores de carga: MPPT vs PWM
• Inversores autónomos y dimensionamiento para picos de arranque de motores
• Bombeo solar fotovoltaico
• Caso práctico resuelto: proyecto aislado con 66 paneles y 114 baterías

5. Operar y mantener activos FV

• Indicadores clave de desempeño (KPIs)
• Performance Ratio (PR) como medida de salud de la planta
• Pérdidas por temperatura, sombras y suciedad
• Gestión de OPEX: costos recurrentes de limpieza, mantenimiento preventivo y correctivo
• Reposición de inversores y vida útil de componentes
• Riesgos de mercado: fenómeno de «Canibalización de Precios» al mediodía y su efecto en la rentabilidad de activos renovables

6. Conectar a la red y cumplir la regulación

• Marco legal: evolución de la Ley 20.571 y Ley 21.118
• Net-Billing como transacción monetaria con valorización de excedentes a precio mayorista
• Diferencias entre Net-Billing y Net Metering
• Ley 21.505 sobre almacenamiento y electromovilidad
• Gestión de carga para vehículos eléctricos en el marco de la Ley de Eficiencia Energética
• Reglamentos SEC: RGR N°02/2020 para instalaciones conectadas a red
• RIC N°9.1 para sistemas aislados
• Procedimiento de conexión en tres fases: ingreso documental, análisis de impacto en la red (capacidad del transformador local) y puesta en marcha
• Trámite TE-4 y obligatoriedad de firma por instalador autorizado SEC
• Función anti-isla como protección al personal de la distribuidora
• Calidad de energía: control de armónicos y factor de potencia para no desestabilizar la red

7. Evaluar y Financiar proyectos FV

• Estructura de costos CAPEX: inversión inicial intensiva en hardware, ingeniería y permisos
• Estructura de costos OPEX: limpieza, mantenimiento y seguros (hasta 31% del costo total a 25 años)
• Indicadores financieros clave:
  VAN (Valor Actual Neto): creación de riqueza absoluta
  TIR (Tasa Interna de Retorno): eficiencia del capital invertido
  Payback: tiempo de recuperación de la liquidez
  LCOE (Costo Nivelado de Energía): costo real por kWh generado y comparación con tarifa de red (paridad de red)
• Modelos de negocio: autoconsumo y venta de excedentes
• Análisis de sensibilidad ante la Canibalización de Precios
• Mecanismos de financiamiento: crédito verde y beneficios tributarios
• Nuevo Paradigma 2026: depreciación acelerada y subvenciones directas hacia Cero Emisiones Netas
• Integración técnico-económica: maximización de producción y optimización de inversión para proyectos bancables y resilientes