Energía solar fotovoltaica

Esta tecnología permite al hombre aprovechar la radiación solar para producir electricidad directamente. Las instalaciones fotovoltaicas se componen de “módulos” fotovoltaicos formados por células solares conectadas entre de tal modo que ofrezcan las condiciones eléctricas de voltaje e intensidad, que se necesiten para una aplicación concreta.

Estas células son capaces de absorber los fotones procedentes de la radiación solar para la producción directa de energía eléctrica en forma de corriente continua. Obsérvese el siguiente esquema:

PLACA SOLAR FOTOVOLTAICA

 

 

energías renovables

 

 

Muy brevemente, el funcionamiento de esta tecnología se explica porque la absorción de fotones por el semiconductor dopado n (negativo) libera sus electrones, produciéndose una diferencia de potencial en las bornas de la célula fotovoltaica respecto al semiconductor dopado p (positivo). Al estar conectados ambos semiconductores, los electrones libres de la capa n entran en la capa p, produciéndose así un campo eléctrico continuo que va de n hacia p y que es el utilizado para producir electricidad.

Los semiconductores se componen de silicio, el de la capa superior de silicio dopado tipo n, que contiene un número de electrones libres mayor que una capa de silicio puro. El de la capa inferior, por el contrario, se compone de silicio dopado tipo p y tiene una cantidad media de electrones libres, menor que una capa de silicio puro. En este sentido, la mayor parte de las placas fotovoltaicas existentes en el mercado están hechas con silicio cristalino, y existen dos tipos: el monocristalino y el multicristalino, siendo el segundo más barato de producir aunque con menor rendimiento en condiciones de iluminación difusa. También se fabrican placas de silicio amorfo, comúnmente empleado en pequeñas aplicaciones (calculadoras, juguetes, relojes…).

La producción final de electricidad por parte de un módulo fotovoltaico depende directamente de la intensidad de radiación e inversamente de la temperatura, es decir, que cuanto mayor sea la irradiancia solar que reciba la placa, mayor será la potencia eléctrica generada y, por el contrario, cuanto más se calienten las células menor será la producción energética, aunque influya menos que la cantidad de radiación.

Al igual que en el caso de la energía solar térmica, es necesario orientar los paneles adecuadamente y mantener una inclinación de los mismos acorde con la latitud donde se ubiquen, sin embargo, en este caso no supone demasiada disminución de las prestaciones el hecho de que no sea exactamente la recomendada. Aunque el instalador no debe desviarse mucho de esas prescripciones técnicas, porque en ese caso sí disminuiría considerablemente la cantidad de electricidad generada. También es fundamental procurar que los módulos no estén en zonas de sombra ya que en estos lugares el rendimiento sí disminuye bastante.

Pero hasta ahora sólo se ha hablado de uno de los elementos que componen estas instalaciones solares: los módulos o placas fotovoltaicas. Sin embargo, existen una serie de elementos que se interponen entre estas y el punto de consumo, y que permiten a su vez que esto último sea posible: Véanse a continuación los más comunes:

 

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1. Regulador de carga: es un equipo electrónico que limita (o incluso impide) el paso de corriente desde los paneles al resto de elementos de la instalación, de tal manera que impide la sobrecarga y evita la sobredescarga de las baterías (si las hubiese).

2. Baterías: Acumulan la energía producida por los módulos fotovoltaicos, para poder disponer de ella en ausencia de sol. Dependiendo del ciclo de carga y descarga (horas en la que se consume toda la energía almacenada durante el día), se necesitarán más o menos baterías que pueden para ello conectarse en serie o en paralelo.

3. Inversor: Transforma la corriente continua (CC) producida por los paneles solares, en corriente alterna (CA), necesaria para la mayoría de aplicaciones eléctricas. Puede conectarse al regulador, o directamente en los bornes de la batería cuando esta posea un sistema de control de descarga.

4. Protecciones: Protegen los equipos eléctricos que se alimentan de la instalación fotovoltaica, frente a posibles cortocircuitos, sobrecargas y sobretensiones.

En función de su finalidad, las instalaciones fotovoltaicas se agrupan en dos grandes bloques:

1. Aisladas: Se llaman así porque no están conectadas a la red eléctrica que transporta y distribuye la energía desde los centros de producción hasta los lugares de consumo, sino que ha sido diseñada para dar cobertura eléctrica a viviendas o instalaciones donde no llega dicha red, en general lugares apartados de las ciudades y generalmente poco habitados, por lo que suelen contar con baterías. Algunas de las aplicaciones alimentadas por este tipo de instalaciones suelen ser:

- Iluminación: para el interior y exterior de las viviendas, señalización de caminos, paneles de emergencia, etc.

- Telecomunicaciones: telefonía vía satélite, modems, GPS, etc.

- Suministro eléctrico a pequeños electrodomésticos.

- Bombas para la extracción de agua: utilizada posteriormente para riego, abrevadero de ganado, consumo humano diferente a su ingesta…

2. Conectadas a la red: Al contrario que las anteriores, el objetivo aquí es producir electricidad para verterla o inyectarla a la red eléctrica. Estas instalaciones, entre otros equipos, poseen una serie de contadores de energía inyectada que permiten al productor conocer cuanta electricidad está proporcionando su central a la red. En muchos lugares este tipo de instalación fotovoltaica es, a diferencia del anterior, un tipo de negocio ya que la energía eléctrica que produce se vende al sistema eléctrico quedando regulado el importe a percibir por la legislación vigente del país o federación de Estados que se trate.

En los últimos años, se ha producido en muchos países de Europa (Alemania, Holanda, España…) un incremento espectacular de este tipo de instalaciones, debido fundamentalmente a la existencia de un marco económico favorable, por el que se ha llegado a pagar a los productores fotovoltaicos hasta cuatro veces el valor de la energía eléctrica generada en centrales alimentadas con combustibles fósiles, aunque esto se ha corregido para evitar la especulación.

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