ENERGÍA FOTOVOLTAICA

Introducción:

Los módulos fotovoltaicos o colectores solares fotovoltaicos (llamados a veces paneles solares, aunque esta denominación abarca otros dispositivos) están formados por un conjunto de celdas (células fotovoltaicas) que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos. El parámetro estandarizado para clasificar su potencia se denomina potencia pico, y se corresponde con la potencia máxima que el módulo puede entregar bajo unas condiciones estandarizadas, que son:

•Radiación de 1000 W/m2

•Temperatura de célula de 25ºC (no temperatura ambiente).

Los beneficios para el medio ambiente son evidentes y claros: con una instalación de 5kW, se eliminan 3.700 m3 de emisiones de CO2 y SO2 a la atmósfera.

· En una hora, el sol suministra a la tierra más energía que la que se consume en un año a nivel mundial.

· Casi tres cuartas partes del territorio nacional pueden ser consideradas como zonas áridas o semi-áridas y en las que se observa una radiación solar promedio superior a los 5.5 kilowatts-hora por metro cuadrado

· En términos globales (Internacional) las fuentes de energía solar, tienen un potencial estimado de 3,900,000 EJ/año, y que actualmente se aprovecha sólo 0.2 EJ/año

· La energía solar disponible en la tierra equivale a 174,000 x 10¹² watts

· Se denomina fotovoltaica a la transformación directa de radiación solar en energía eléctrica por medio de celdas solares. Éstas se componen hasta ahora en general de silicio, un material semiconductor. Mediante un tratamiento adecuado resultan diferentes capas que generan un campo eléctrico. Al incidir luz sobre la célula solar, las cargas positivas y negativas son separadas por un campo eléctrico, quedando disponibles para su utilización en ambos polos de la celda solar, como en una batería. La corriente continua (DC) generada por energía solar puede utilizarse directamente para hacer funcionar aparatos eléctricos o almacenarse en baterías. Alternativamente, la electricidad puede transformarse en corriente alterna por medio de un inversor y alimentarse a la red de corriente eléctrica. Para obtener mayores unidades de potencia se agrupan y conectan varias celdas solares en un módulo solar, a su vez los módulos solares forman los grandes paneles y finalmente una estación de generación de energía eléctrica masiva.

· Se puede instalar un inversor que genera la corriente alterna (CA) y regula la alimentación de la electricidad solar desde la instalación solar y en caso necesario, desde la batería. En tales sistemas pueden integrarse también otras fuentes de energía, como por ejemplo: pequeñas instalaciones de energía eólica o hidroeléctrica.

1.1.1. Tipos de celdas fotovoltaicas:

Monocristalinas:

Las celdas solares de silicio monocristalino se fabrican a partir de un único cristal de silicio extraído de un baño de silicio fundido. En comparación con las celdas de silicio policristalino, la fabricación de una celda de silicio monocristalino resulta más compleja y costosa. La eficiencia de las celdas solares de silicio monocristalino es de un 14 % a un 18 %, y superior al de las celdas de siliciopolicristalino.

1.1.1.1. Policristalinas:

Las planchas policristalinas son realizadas por un proceso de moldeo en el cual el silicio fundido es vertido en un molde y se lo deja asentar. Entonces se rebana en planchas. Como las planchas policristalinas son hechas por moldeo son apreciablemente más económicas de producir, pero no son tan eficientes como las celdas monocristalinas. El rendimiento más bajo es debido a las imperfecciones en la estructura cristalina resultando del proceso de moldeo.

Como funciona un panel solar, como produce electricidad

La tecnología fotovoltaica convierte la radiación solar en electricidad. Basada en el efecto fotoeléctrico, para el proceso utiliza dispositivos denominados celdas fotovoltaicas, los cuales son semiconductores sensibles a la luz solar; de tal forma que cuando se expone a esta, se produce en la celda la circulación de corriente eléctrica entre sus dos caras. Los componentes de un sistema fotovoltaico dependen del tipo de aplicación que se considera.

Cuando sobre la celda solar fotovoltaica incide la radiación solar, aparece en ella una tensión análoga a la que se produce entre los bornes de una pila. Mediante la colocación de contactos metálicos en cada una de las caras puede "extraerse" la energía eléctrica, que es utilizable en distintas aplicaciones. De este modo, un panel fotovoltaico es como una pila que se "recarga sola", ya que el Sol sale todos los días y nos asegura electricidad gratuita

1.1.2. Funcionamiento un sistema fotovoltaico.

Un sistema fotovoltaico es un dispositivo que, a partir de la radiación solar, produce energía eléctrica en condiciones de ser aprovechada por el hombre. El sistema consta de los siguientes elementos (ver esquema):

· Un panel solar compuesto por un conjunto de paneles fotovoltaicos, que captan la radiación luminosa procedente del sol y la transforman en corriente continúa a baja tensión (12 o 48 V).

· La batería, que almacena la energía producida por el módulo y permite disponer de corriente eléctrica fuera de las horas de luz o días nublados.

· El controlador de carga, cuya misión es evitar sobrecargas o descargas excesivas al acumulador, que le produciría daños irreversibles; y asegurar que el sistema trabaje siempre en el punto de máxima eficiencia.

· El inversor (opcional), que transforma la corriente continua almacenada en el acumulador en corriente alterna de 220V.

1.1.3. Usos y aplicaciones paneles fotovoltaicos:

Una vez estudiados los conceptos básicos que nos permiten comprender energéticamente el efecto fotovoltaico y su aprovechamiento, vamos a analizar aspectos prácticos de este tipo de energía.

Vamos a comenzar identificando cuales son las aplicaciones más usuales de la energía solar fotovoltaica.

Realizar una descripción exhaustiva de las aplicaciones de la energía solar fotovoltaica, es una tarea incómoda debido a que, como fuente energética, es posible su utilización, en principio, para cualquier fin.

La introducción en el mercado, y por tanto en la sociedad, de una u otra aplicación viene condicionada por su rentabilidad frente a otras fuentes de energía convencionales.

Una primera clasificación podemos realizarla en función de los campos de aplicación, así tenemos:

ELECTRIFICACIÓN RURAL

· Viviendas aisladas

· Viviendas de fin de semana o de ocupación temporal

· Refugios de montaña

ILUMINACIÓN

· Iluminación de vallas publicitarias

· Iluminación pública/exterior

· Iluminación interior

APLICACIONES AGRÍCOLAS

· Bombeo de agua

· Riego por goteo

· Riegos a baja presión

· Iluminación y control de invernaderos

· Telecontrol de redes de riesgo

APLICACIONES GANADERAS

· Iluminación de granjas y establos

· Sistemas de ordeño

· Sistemas de refrigeración de la leche

· Electrificación de cercas.

COMUNICACIONES

· Repetidores de radio y televisión

· Radioteléfonos

· Telemetría

· Redes telefónicas rurales

SEÑALIZACIÓN Y PROTECCIONES

· Navegación aérea

· Radiofaros y radiobalizas

· Señalización de autopistas

· Teléfonos de urgencia en autopistas

· Señalización de ferrocarriles

· Equipos de radio en puestos de vigilancia forestal

· Faros y boyas para la navegación marítima

· Señalización de plataformas petrolíferas

· Luces de tierra en las pistas de aterrizaje de los aeropuertos

· Equipamientos controlados a distancia (para presas, canales, corrimientos de tierra, tráfico).

SEÑALIZACIÓN Y TOMA DE DATOS

· Estaciones meteorológicas

· Estaciones de medida medioambiental

· Plataformas oceánicas de toda de datos

· Redes de protección sísmica

· Control y operación remota de presas

· Protección civil

DESALINIZACIÓN

· Depuración de agua de mar

· Depuración de agua salobre

APLICACIONES DE RECREO

· Yates y veleros, embarcaciones pesqueras.

· Equipamiento de áreas recreativas

· Camping y caravanas

· Aeromodelismo

APLICACIONES MILITARES

· Generadores autónomos

· Equipos de campaña

· Radioteléfonos

· Cargadores de batería