Estos paneles quieren revolucionar el espacio de montaje utilizado en las instalaciones de energia fotovoltaica.Pues estos paneles tienden a ser grandes ocupando grandes espacios para su instalación.
foto: Instalación fotovoltaica.
La diferencia está en el diseño. Los paneles solares tradicionales suelen ser planos y voluminosos. El nuevo diseño comprende una matriz de nano-torres (parecidas a hojas de hierba microscópicas) que incrementan el área de superficie y atrapan más luz solar.
“Brinda al fotón más oportunidades de impactar contra la parte de la célula que crea electricidad”, comenta Jud Ready, el ingeniero jefe en investigación que ha inventado el panel.
Y como resultado, esto ha provocado un gran salto en la corriente generada. Ready comentó que los paneles tridimensionales producen un 60% más de energía que las células solares tradicionales.
Foto: Aspecto de la nueva celula.
La investigación está siendo financiadad parcialmente por las fuerzas aéreas de los EE.UU., que esperan lograr paneles solares más pequeños y eficientes para su empleo en el suministro eléctrico de satélites y naves espaciales futuras. Pero Ready comenta que esta tecnología podría finalmente alcanzar muchas otras aplicaciones más generalizadas debido a su ligereza y eficiencia.
“Hemos demostrado que funciona muy bien”, comentó. “Ahora debemos ajustarla y mejorarla”.
Como leemos el desarrollo pretende obtener el maximo de energia en el menor espacio de absorción posible.Con este desarrollo seguramente un panel convencianal obtendria el x% de energia por m2.
El desarrollo y la investigación de la energia solar y fotovoltaica esta comenzando, seguramente en los proximos años esta investigacion se consolidara viendo grandes inventos en este campo.
¿ solar fotovoltaica? Consiste en la conversión directa de la luz solar en electricidad, mediante un dispositivo electrónico denominado "célula solar"; estas células se interconectan y agrupan en módulos que pueden generar 0,9Kwh/día m² (aprox. 1,5m² un módulo). Esta conversión de la energía de luz en energía eléctrica es un fenómeno físico conocido como efecto fotovoltaico. La radiación solar es captada por los módulos fotovoltaicos, entonces estos generan energía eléctrica (efecto fotovoltaico) en forma de corriente continua. Básicamente se distinguen dos tipos de aplicaciones de la energía solar fotovoltaica: los sistemas aislados o autónomos y los sistemas conectados a red. Como vimos en el capitulo anterior es muy importante la orientación y la inclinación de los módulos fotovoltaicos para que estos capten la mayor energía posible. Sistemas a red Esta aplicación tiene la finalidad de conectar a la red una instalación fotovoltaica y vender toda la energía producida la compañía eléctrica, convirtiendo así nuestra casa en una pequeña central productora domestica.
En las instalaciones conectadas a red, la energía eléctrica generada por los módulos es transformada en corriente alterna mediante un equipo llamado inversor y es vertida a la red eléctrica de distribución en el punto de conexión (normalmente la acometida existente). El precio de venta de la energía producida está subvencionado y llega hasta 5,75 veces el precio de compra base, dependiente de la potencia de la instalación: Instalación < 100Kwp, precio de venta 5,75 veces el precio de compra (0.41 € Kwh.). Instalación >100Kwp, precio de venta 3 veces precio de compra (0.21 € Kwh.). Es un buen momento pera invertir en una instalación fotovoltaica conectada a red, la ley actual obliga a bonificar la energía vendida durante los siguientes 25 años (real decreto RD436/2004), además de contar con unos interesantes beneficios fiscales. Razones Elevada calidad energética. Es una energía limpia y renovable. Una de las soluciones para los problemas del cambio climático, ya que contribuimos eficazmente a la reducción de emisiones de CO2. Sistemas autónomos o aislados
Los módulos fotovoltaicos generan electricidad durante todo el año, mientras llegue radiación solar.
Normalmente en verano se genera más electricidad debido a la mayor duración del tiempo soleado, aunque la inclinación de los módulos también es importante. En los días nublados también se genera electricidad, aunque el rendimiento energético se reduce proporcionalmente a la reducción de la intensidad de la radiación.
Incluso existen células fotovoltaicas diseñadas para funcionar en el interior de edificios (como las que incorporan algunas calculadoras y distintos aparatos), optimizadas para intensidades más bajas.
Los sistemas fotovoltaicos generan electricidad a partir de la intensidad de la radiación solar, no del calor.
Por lo tanto, el frío no representa ningún problema para el aprovechamiento fotovoltaico.
De hecho, como la mayoría de los dispositivos electrónicos, los generadores fotovoltaicos funcionan más eficientemente a más bajas temperaturas (dentro de unos límites).
En toda la geografía española se dan condiciones suficientes para la generación de electricidad fotovoltaica, aunque las zonas más soleadas son más favorables aún. Es paradójico que en países menos soleados que el nuestro, como Alemania, Austria, Holanda, Suiza... no se plantean la duda de si tendrán sol suficiente, y los tejados fotovoltaicos están mucho más extendidos que aquí, como demuestra el éxito del programa "100.000 tejados solares" de Alemania, un programa que comenzó en 1999 y que se completó en junio de 2003, antes de la finalización del plazo, instalando 300MW.
El mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red es mínimo, y de carácter preventivo; no tiene partes móviles sometidas a desgaste, ni requiere cambio de piezas ni lubricación.
Entre otras cuestiones, se considera recomendable realizar revisiones periódicas de las instalaciones, para asegurar que todos los componentes funcionan correctamente.
Dos aspectos a tener en cuenta son, por un lado, asegurar que ningún obstáculo haga sombra sobre los módulos; y por el otro, mantener limpios los módulos fotovoltaicos, concretamente las caras expuestas al sol.
Normalmente la lluvia ya se encarga de hacerlo, pero es importante asegurarlo. Las "pérdidas" (lo que se deja de generar) producidas por la suciedad pueden llegar a ser de un 5%, y se pueden evitar con una limpieza con agua (sin agentes abrasivos ni instrumentos metálicos) después de muchos días sin llover, después de una lluvia de fango o de una nevada. (es recomendable a la hora de limpiar los paneles, sobre todo en verano, que se haga fuera de las horas centrales del día, para evitar cambios bruscos de temperatura entre el agua y el panel). Es difícil pensar en una fuente de energía con un mantenimiento tan sencillo.
Hay un aspecto sobre el que conviene alertar: la proximidad de chimeneas y, por tanto, la posible deposición de hollín sobre los paneles, que naturalmente disminuye el rendimiento.
La experiencia demuestra que los sistemas fotovoltaicos conectados a la red tienen muy pocas posibilidades de avería, especialmente si la instalación se ha realizado correctamente y si se realiza un mantenimiento preventivo.
Básicamente las posibles reparaciones que puedan ser necesarias son las mismas que cualquier aparato o sistema eléctrico, y que están al alcance de cualquier electricista. En muchos casos se pueden prevenir las averías, mediante la instalación de elementos de protección como los interruptores magnetotérmicos.
En los sistemas fotovoltaicos conectados a la red resulta de aplicación el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión. Como en cualquier otro tipo de instalación eléctrica de baja tensión, existe la posibilidad de descarga eléctrica y/o cortocircuito. Aunque el riesgo es muy bajo, para evitarlo existen los dispositivos de protección que se montan en las instalaciones normales: magnetotérmicos, diferenciales, derivaciones a tierras, aislantes, etc.
La superficie que ocupa este tipo de instalación depende de la potencia que se quiera instalar y del tipo de módulos que se utilice, pero en general se considera que se debe contar con que cada kWp de módulos ocupa una superficie de unos 10 m2.
Por tanto, es fácil encontrar superficie disponible en la mayoría de los edificios. El peso de los módulos puede variar en función del tipo que se utiliza, pero en general se deben considerar unos 15 kg/m2; en su caso, la estructura de soporte de los módulos podría pesar otros 10 kg/m2. Los efectos del viento podrían suponer en algunos casos una carga adicional.
Incluso en caso de instalarse en tejados y terrazas, el peso de los módulos no suele representar ningún problema, pero siempre es recomendable consultar la normativa vigente de edificación, aunque raramente habría que reforzar las estructuras.
En el caso de edificios nuevos o de reformas importantes, el generador fotovoltaico se puede integrar en el edificio, facilitando su instalación, optimizando su rendimiento y abaratando su coste.
Aunque los módulos fotovoltaicos pueden instalarse perfectamente en la mayoría de los edificios existentes, la mejor y más fácil integración arquitectónica se logra si se incluyen en el proyecto de un edificio de nueva construcción, circunstancia que debe exigirse al arquitecto diseñador de la casa, si estamos interesados en ello.
En general, se habla de tejados fotovoltaicos aunque a menudo el generador fotovoltaico también se puede encontrar en un patio, en una terraza, o en una fachada. En cualquiera de los casos, la integración de generadores fotovoltaicos en edificios facilita y abarata su instalación, puede mejorar el aislamiento del edificio y ahorra costes de construcción, ya que los módulos sustituyen a algunos elementos constructivos: revestimiento de fachadas y tejados, tejas, ventanas1, etc.
De forma más avanzada, las células fotovoltaicas se pueden integrar en los elementos arquitectónicos como módulos multifuncionales, que unen las cualidades de elemento constructivo, estética, generación de electricidad solar, producción de energía térmica y control de la luz diurna.
La integración de módulos fotovoltaicos en la edificación siempre debería tener en cuenta adicionalmente los criterios de la arquitectura bioclimática y atender a las características particulares de cada climatología, de manera que se asegure que la temperatura de los módulos no se incremente sustancialmente, lo que disminuiría su eficacia, así como para evitar que se produzcan acumulaciones de calor en el edificio que pudieran forzar un significativo aumento del consumo de energía para refrigeración.
Si en el edificio existe una comunidad de propietarios, la instalación la puede realizar la propia comunidad (para uso común o de los propietarios individuales) o realizarla alguno de los propietarios para su propio uso, contando con el acuerdo de la comunidad
¿DÓNDE Y CÓMO DEBERÍAN SITUARSE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS?
Los módulos fotovoltaicos se pueden instalar en terrazas, tejados y patios; pero también en las fachadas: en las ventanas, en los balcones, en las paredes y en las cornisas.
Un aspecto fundamental en la localización de los módulos es asegurar que no existen obstáculos que les puedan dar sombra, al menos durante las horas centrales del día (vegetación, nieve, otros edificios, elementos constructivos, otros módulos, etc.)
En nuestras latitudes, la orientación óptima de los módulos fotovoltaicos es hacia el sur. Sin embargo lo que se deja de generar por estar orientados hacia el sureste o suroeste representa sólo un 0,2% por cada grado de desviación respecto al sur (en un entorno de ±25º respecto al sur).
Del mismo modo, la inclinación óptima de los módulos fotovoltaicos depende de la latitud del lugar donde se van a instalar (lo que implica una inclinación entre 5º y 10º menos que la latitud; por ejemplo resultarían unos 35º en el centro de la península) y de la época del año en la que se quiere maximizar la producción (lo normal es colocarlos para que capten el máximo de irradiación anual); aunque lo que se deja de generar por estar inclinados por encima o por debajo de este óptimo representa sólo un 0,08% por cada grado de desviación respecto a la inclinación óptima.
En cualquier caso, es recomendable una inclinación superior a los 15º, para permitir que el agua de la lluvia se escurra; y donde nieva con cierta frecuencia es recomendable una inclinación a partir de los 45º, para favorecer el deslizamiento de la nieve.
En definitiva, asumiendo "pérdidas" (lo que se deja de generar) de hasta un 5-10% se tiene un gran abanico de posibilidades de orientación e inclinación, y se facilita la instalación de generadores fotovoltaicos en diferentes circunstancias.
Pero siempre hay que procurar acercarse lo más posible a las condiciones óptimas de instalación: orientación sur e inclinación entre 5º y 10º menos que la latitud.
¿CUÁNTA ELECTRICIDAD PRODUCIRÍA?¿PUEDO SER AUTOSUFICIENTE?
La electricidad generada por el sistema fotovoltaico depende fundamentalmente del tipo y cantidad de módulos instalados, de su orientación e inclinación, y de la radiación solar que les llegue, así como de la bondad técnica de la instalación.
La potencia nominal (en vatios pico o kilovatios pico) de los módulos nos indica la energía que producirían al mediodía de un día soleado, más o menos. En esas condiciones, un módulo de 40 Wp de potencia nominal produciría 40 Wh (vatios-hora) de energía si durante una hora recibe esa radiación máxima; el resto del día, en que la radiación es menor, la potencia real (y por tanto la energía producida) será menor.
Hay que tener en cuenta que la generación de electricidad solar se produce durante el día, que coincide con las horas punta de consumo en muchos edificios, y que se obtiene en el propio lugar de consumo, disminuyendo las pérdidas en concepto de transporte y distribución de energía.
A menudo se plantea acercarse a la autosuficiencia, y lo primero es recordar que el Real Decreto 1663/2000 establece los requisitos administrativos y técnicos en los que un sistema solar fotovoltaico se puede conectar a la red de baja tensión.
Toda la energía producida se vierte a la red eléctrica independientemente del consumo que se tenga, ya que este consumo se realiza a través de la conexión convencional que se tuviera antes de la instalación de los paneles. De esta manera es más favorable desde el punto de vista económico y medioambiental.
Un caso distinto son los sistemas aislados (donde la autosuficiencia es una necesidad). Se considera que para producir el equivalente al consumo de energía doméstico de una familia se suele requerir una potencia fotovoltaica instalada de entre menos de 1 kWp y 3 ó 4 kWp, en función del uso de la energía que se haga (hábitos de consumo más o menos despilfarradores) y de la eficiencia energética de los aparatos eléctricos utilizados: iluminación, electrodomésticos, etc.
¿QUÉ PASA SI SE GENERAMOS MÁS ELECTRICIDAD DE LA QUE SE CONSUME, O SE CONSUME MÁS DE LA QUE SE GENERA?
El sistema fotovoltaico está instalado tal como requieren las normativas vigentes en cuanto a conexión a red, es decir en paralelo al contador de consumo eléctrico del edificio, toda la electricidad producida por el sistema fotovoltaico se vende a la red, mientras que se sigue consumiendo electricidad de la red con normalidad, como antes.
Hay que tener en cuenta que los sistemas fotovoltaicos conectados a la red no requieren ningún sistema de acumulación de energía (baterías), a diferencia de los sistemas aislados, con lo cual son más baratos y fiables, y puesto que toda la energía producida se inyecta en la Red se evita que se pierda la energía generada cuando los acumuladores estén completamente llenos, y principalmente, nos ahorramos su mantenimiento, además de evitar los problemas derivados del uso de baterías (conservación, descargas limitadas, eliminación posterior...)
Con un sistema conectado a red, el usuario no percibe ningún cambio en el servicio eléctrico que recibe, manteniendo las mismas ventajas (seguridad de suministro) e inconvenientes (riesgo de eventuales cortes de luz), pero sabiendo que cada kW que produzca el generador fotovoltaica es uno menos que generaran las centrales contaminantes.
-Que aparatos se necesitan y como se conecta el sistemafotovoltaico a la red electrica?
En primer lugar, para generar electricidad solar fotovoltaica se necesita un generador fotovoltaico, es decir un conjunto de módulos conectados entre ellos junto con el cableado, y (en su caso) los soportes de la instalación.
En segundo lugar, para transformar la electricidad (corriente continua) producida por un generador solar fotovoltaico en electricidad con las mismas características que la de la red convencional(corriente alterna a 220 voltios y frecuencia de 50 hz) se necesita un inversor. Existen diferentes tipos de inversores, pero se considera recomendable escogerlo en función del tamaño de la instalación que se ha realizado o se pretende realizar. El inversor se instala entre el generador fotovoltaico y el punto de conexión a la red.
En el mercado también se encuentran inversores incorporados a los módulos fotovoltaicos, formando un único sistema compacto que se puede conectar directamente a las cargas (es decir, conectándolos a cualquier enchufe inyectan corriente en él). Hoy por hoy pueden no resultar todavía recomendables toda vez que es necesario garantizar la calidad de la corriente alterna producida para conectarla a la red general y por los posible inconvenientes que te pueden plantear en los trámites legales y administrativos para conseguir facturar la energía limpia vertida a la red eléctrica.
La prima que se reciba vendrá determinada por el valor del inversor y no por la potencia instalada en paneles solares fotovoltaicos.
Una vez la electricidad solar ha sido transformada el inversor. TODA LA ENERGÍA PRODUCIDA SE INYECTA A LARED, CON LAS VENTAJAS ECONÓMICAS Y MEDIOAMBIENTALES QUE ESTO SUPONE.
El generador fotovoltaico necesita dos contadores ubicados entre el inversor y la red; uno para cuantificar la energía que se genera e inyecta en la Red para su posterior remuneración, y el otro para cuantificar también el pequeño consumo (< 2kWh año) del inversor fotovoltaico en ausencia de radiación solar así como garantía para la compañía eléctrica de posibles consumos que el titular de la instalación pudiera hacer. El suministro de electricidad al edificio se realizaría desde la red, con su propio contador, siendo una instalación totalmente independiente y en paralelo con la instalación fotovoltaica.
¿QUÉ VENTAJAS TIENEN LAS INSTALACIONES DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA?
La tecnología fotovoltaica convierte directamente la radiación procedente del sol en electricidad.
La energía que nos regala el Sol es limpia, renovable y tan abundante que la cantidad que recibe la Tierra en 30 minutos es equivalente a toda la energía eléctrica consumida por la humanidad en un año.
Una instalación de tecnología fotovoltaica se caracteriza por su simplicidad, silencio, larga duración, requerir muy poco mantenimiento, una elevada fiabilidad, y no producir daños al medio ambiente.
A diferencia de los combustibles fósiles y la energía nuclear, la energía fotovoltaica no contamina.
No obstante, ninguna fuente de energía es absolutamente inocua. En el caso de la fotovoltaica, aunque su uso no origina ningún impacto, la fabricación de las células requiere un elevado consumo energético, recuperado en un par de años de funcionamiento, y el uso de elementos tóxicos, por lo que los fabricantes deben reducir el consumo de esos compuestos, reutilizarlos y reciclarlos siempre que sea posible, y evitar el vertido incontrolado de sus residuos. A pesar de esto, considerando el ciclo de vida completo de la tecnología solar fotovoltaica (desde la extracción de la materia prima hasta el final de su vida útil) el impacto sobre la naturaleza es incomparablemente menor que las tecnologías basadas en combustibles fósiles o nucleares.
Por otro lado, la tecnología fotovoltaica tiene el valor añadido de generar puestos de trabajo y emplear recursos autóctonos, disminuyendo la dependencia energética del exterior, y de utilizar una fuente de energía inagotable: el Sol.
Una instalación solar fotovoltaica puede situarse casi en cualquier lugar y en instalaciones de diferente tamaño. Se trata de una tecnología renovable de generación de electricidad fácilmente instalable y cuya producción puede distribuirse directamente en los puntos de consumo de nuestros pueblos y ciudades, donde y cuando se consume la mayoría de la electricidad del país.
De esta forma, cualquier edificio puede convertirse en una pequeña central generadora de electricidad.
La generación descentralizada de energía tiene además otros efectos beneficiosos. El más importante es que acerca al ciudadano al uso racional de la energía, despertando hábitos de consumo más respetuosos con el medio ambiente. El usuario de energía solar se convierte en productor de energía, lo que le ayuda a tomar conciencia energética.
Aunque existen diferencias regionales y estacionales significativas, en España se recibe de media una insolación de 1.600 kWh/m2-año; lo que la sitúa, junto con Portugal, a la cabeza de Europa.
De hecho, ya en 1990 se estimaba un enorme potencial en tejados solares fotovoltaicos en España cercano a los 32.000 MWp que podría ayudarnos a ahorrar entre 17,5 y 50 millones de toneladas de CO2,3. El potencial obviamente, ha aumentado dado que la expansión del sector inmobiliario ha crecido sin parar desde 1990. Es claro que esto es meramente indicativo y que podría ser incluso mucho más si se tomaran las decisiones políticas adecuadas.
-Que Aplicaciones tiene la Energia Solar Fotovoltaica.?
Básicamente se distinguen dos tipos de aplicaciones de la energía solar fotovoltaica: los sistemas aislados y los sistemas conectados a la red. En el primer caso las posibilidades de aplicación son enormes: desde viviendas o equipamientos aislados y/o independientes1, hasta centrales eléctricas rurales, telecomunicaciones, bombeo de agua, protección catódica, señalizaciones, equipos de sonido, sistemas de iluminación, ordenadores o teléfonos portátiles, cámaras, calculadoras, etc. Sin embargo, y valorando muy positivamente las posibilidades que ofrecen los sistemas aislados, sobre todo por su contribución a la solidaridad,consideramos que donde la energía solar fotovoltaica puede ofrecer un diferencial significativo en Europa (donde los niveles de electrificación son próximos al nivel de saturación) es en los sistemas conectados a la red.
Por las características de la tecnología fotovoltaica, la instalación de un gran número de sistemas descentralizados y distribuidos en los mismos puntos de consumo representa una gran ventaja frente a la misma potencia en pocas instalaciones grandes, pues se suprimirían las pérdidas de energía en el transporte. Una de las opciones de instalación es en los edificios (tejado, terraza, fachada, etc.) incorporando un generador fotovoltaico en estas superficies, e incluso los paneles solares se utilizan como material de construcción de manera que se diseñan y optimizan los edificios para aprovechar al máximo el rendimiento solar. Así mismo, si no se dispone de una superficie para la instalación en el propio edificio se puede participar en distintas "cooperativas energéticas".
Otra de las maneras son centrales solares fotovoltaicas de mayores potencias. Es decir, el abanico de utilización de la energía solar fotovoltaico es tan amplio, son tantas las posibilidades y los beneficios medioambientales, sociales y económicos son tan grandes que es incomprensible la falta de apoyo real por parte del Gobierno a todas estas opciones.
Mediante células fotovoltaicas, la radiación solar se transforma directamente en electricidad, Aprovechando las propiedades de los materiales semiconductores. El material base para la fabricación de las células fotovoltaicas es el silicio, que se obtiene a partir de la arena.
Las células fotovoltaicas, por lo general de color negro o azul oscuro, se asocian en grupos y se protegen de la intemperie formando módulos fotovoltaicos. Los módulos fotovoltaicos tienen el aspecto de un vidrio de entre 0,5 y 1 m2 de superficie, del mismo color que las células; de hecho, a menudo los módulos se protegen con una lámina de vidrio.
En el mercado se encuentra una gran cantidad y variedad de tipos de módulos fotovoltaicos: grandes o pequeños; rígidos o flexibles (y enrollables); en forma de placa, de teja o de ventana; con soporte incorporado o no; con soporte orientable mecánicamente o no (a través de sensores se orienta hacia donde se percibe mayor radiación solar); de distintas tonalidades (negro, azul, pardo, amarillento, etc.)... Naturalmente, los precios de los mismos también son muy diversos.
Para su caracterización, los módulos se miden en unas condiciones determinadas: 1 kW/m2 de iluminación solar y 25 ºC de temperatura de las células fotovoltaicas. La máxima potencia generada en estas condiciones por cada módulo fotovoltaico se mide en Wp (vatios pico).
Así mismo, la energía producida se mide en Kwh. siendo 1kWh la energía que produciría 1kWp en condiciones de máxima potencia durante 1 hora.
Varios módulos fotovoltaicos, junto con los cables eléctricos que los unen y con los elementos de soporte y fijación propios de esta instalación, constituyen lo que se conoce como un generador fotovoltaico.
La electricidad producida por un generador fotovoltaico es en corriente continua, y sus características instantáneas (intensidad y tensión) varían con la irradiancia (intensidad energética) de la radiación solar que ilumina las células, y con la temperatura ambiente. Mediante diferentes equipos electrónicos, la electricidad generada con fuente solar o energía solar se puede transformar en corriente alterna, con las mismas características que la electricidad de la red convencional.
Si te decides a producir electricidad con sistemas fotovoltaicos, no olvides que inicias una carrera política. No la de representantes y representados, sino la de la acción. Generar energía, quieras o no, supone introducirse de lleno en el cómo de la organización de unas sociedades tecnificadas, uno de cuyos máximos resortes es la electricidad. Ten esto presente cuando tengas que sortear las trabas administrativas, la oposición y altanería de las compañías eléctricas, las dificultades técnicas o tratar con la presencia continuada del fisco. No te desanimes, y recuerda que tu principal fuerza es precisamente la que quiere derribar la concentración energética, universalizar el uso de sistemas de generación más racionales y respetuosos con el entorno, o prescindir de la guerra para encender la radio, por ejemplo. Ahora eres un político de verdad, y tu aval es tu acción.
Con esto claro, pasamos a ver qué elementos técnicos necesitamos para convertirte en político eléctrico. Pese a la alta sofisticación de los sistemas fotovoltaicos, apenas precisamos de unas pocas piezas para ponerlos a funcionar. Básicamente: paneles solares e inversores, y baterías de acumulación en el caso de los sistemas aislados.
El panel, y sus componentes, las células, es la pieza que hace realidad la transformación de la luz solar en electricidad. Es caro: su precio en el año 2005 supone aproximadamente el 50% del coste total del sistema. Los inversores transforman la electricidad continua generada por los paneles en alterna, la que usa todo el sistema eléctrico. Este elemento es además el que se utiliza para medir la electricidad que producimos cuando la inyectamos a la red. Y las baterías, sólo necesarias en sistemas aislados, quizás la pieza más endeble.
Bien, ahí están nuestras principales piezas de este puzzle energético. ¿Qué hacemos con ellas? Apenas importa el espacio del que dispongamos para colocar nuestro sistema; ya sea sobre terreno abierto, las paredes o el tejado de nuestras casas, los paneles solares (las piezas que más ocupan) se acoplan bien a nuestra disponibilidad de espacio gracias a que se hilvanan en módulos. Esto no va suponer mayor problema. Pero, ¿cómo las ensamblamos?
El principio de simplicidad presente en nuestro sistema fotovoltaico empieza a quebrarse a partir de ahora. No por condicionantes internos propios del sistema, sino por la intromisión del controlador, en este caso el técnico homologado. Si no cuentas con certificaciones administrativas que te habiliten para andar jugueteando con la generación de electricidad, puedes omitir este paso (de hecho, por ahora, nos vamos a olvidar de él). Básicamente, se trata de situar nuestros paneles en la dirección y la inclinación adecuada, unirlos en serie o paralelo mediante cables eléctricos, canalizar la electricidad obtenida hacia el inversor y unir éste con el tendido eléctrico con un contador de watios de por medio. En el caso de los sistemas aislados, redirigimos nuestra electricidad hacia las baterías.
Sencillo, ¿verdad? Pero la cabeza empieza a calentarse a medida que nuestros paneles comienzan a bombear electricidad. ¿Qué hacemos con ella? Está claro cuando lo que pretendemos es sólo autoabastecernos: pulsar el interruptor, y ya está. El asunto se complica en cambio cuando nuestra vocación política y empresarial nos impulsa a interactuar con el sistema eléctrico, que es como decir el entramado social. ¡Con la Administración y el 'lobby' eléctrico hemos topado!
Sobre nuestro elegante esquema de generación eléctrica, la Administración (esto varía mínimamente de un Estado a otro) va garabateando los intereses de unos y otros con la intención de regular; pero, como siempre, lo que consigue es complicarnos la vida. Ya sabíamos que sin el certificado debidamente homologado no podíamos ni tocar un cable, ahora nos vamos enterando de que necesitamos una aprobación gubernamental para la instalación y de que nuestra actividad está fiscalizada: eres un productor en Régimen Especial y Hacienda te controla. Puff, ¡y aún no nos hemos topado con las eléctricas!
Al oligopolio de la generación eléctrica no le gustan nada de nada las intromisiones en su mar de tranquilidad energético. La intrusión de pequeños productores apenas debería molestarles, pero el cariz de estos nuevos activistas con sistemas de generación independientes de los grandes intereses dinerarios y cierta aureola de 'sinceros' evidencia sin quererlo sus sucias maquinarias. No te lo pondrán fácil.
Aún así, no desesperes: las compañías eléctricas están obligadas por ley (caso de España, por ejemplo) a comprarte tu electricidad mediante contrato y facilitarte en plazos estipulados la conexión de tu instalación a la red eléctrica.
Te ha llevado tiempo, sí, pero si las eléctricas te han abierto el contador de watios, ya lo tienes. Sin dudarlo, valió la pena: eres nuestro mejor político, el productor eléctrico más sensato, te enrrollas mucho con tus semejantes insuflando electrones en sus batidoras, abres una preciosa ventana en este delicado invernadero en el que todos habitamos, te ocupas de desviar las guerras hacia otros asuntos y, además, ganas dinero.
En la medida de nuestra instalación fotovoltaica intervienen varios factores cuya conjugación determinará su dimensión final. En esquema, nos hace falta: un espacio, los elementos técnicos, una empresa instaladora o cualquier persona autorizada, resolver las relaciones con la Administración y las compañías eléctricas, y buenas dosis de paciencia. El espacio:
Prácticamente, cualquier zona con radiación solar nos vale. Esto es aplicable de Norte a Sur y de Este a Oeste del planeta. Naturalmente, las zonas geográficas con más horas de radiación solar al día son las más aconsejables, y a la inversa. La disponibilidad de espacio decidirá en primer término la potencia y características de nuestra instalación.
Si contamos con terreno suficiente, es preferible elegir el de menor valor agrícola, puesto que los paneles solares ocupan bastante superficie e impiden laborar (calcula sobre un metro cuadrado por panel). Por ello, son muy aconsejables las superficies erosionadas, ya sea por efecto de fuerzas naturales o por la actividad industrial. Entre éstas, adquieren una especial relevancia las quemadas por la actividad minera, muy difíciles de recuperar para usos agrícolas, industriales o recreativos pero especialmente indicadas para la actividad de generación eléctrica; por lo general, se trata de zonas limpias de sombras, disponen de tendidos eléctricos próximos y su valor en el mercado inmobiliario es bajo.
No obstante, las dimensiones espaciales y la calidad del terreno dejan de ser un problema si nos decidimos por situar los paneles en forma de pantalla sobre peanas o columnas. Esta solución, que ya se practica con soltura, resuelve la carencia de grandes espacios y, a la vez, el problema de las sombras al poderse levantar en altura y a medida.
En todo caso, la instalación de nuestra central en lugares alejados de nuestro control, como en parajes distantes de nuestro domicilio habitual, acarrea el inconveniente de la seguridad. Se hace imprescindible dotar a estas instalaciones de sistemas de protección añadidos como precaución contra robos y cualquier tipo de vandalismo.
Mientras no aumente el rendimiento de los paneles solares, si nuestra intención es montar una central de gran potencia, tendremos que optar necesariamente por una ubicación en espacios abiertos que nos permitan extender nuestros módulos a voluntad. Y más: el rendimiento de nuestras células está condicionado por la temperatura exterior; por lo general, y dependiendo del tipo de oblea solar, cuanto más calor hay, menor es el rendimiento. Por ello, buscaremos en nuestra orografía lugares elevados por donde circule bien el aire.
Otros planteamientos de menor envergadura pasan por situar nuestra instalación en algún punto interesante de la casa o el jardín. Una central en el propio domicilio presenta sin embargo algunas ventajas: evitamos la rapiña como con cualquier otro objeto de nuestra vivienda, disponemos de un control más exhaustivo del funcionamiento de nuestro sistema (sobre todo por su tamaño más reducido) y facilita las conexiones a la red eléctrica. Empecemos la casa por el tejado.
Países como Alemania han ensayado con mucho éxito la instalación en los tejados de sus viviendas de paneles solares, ya sean térmico fotovoltaicos (cien mil a principios de la década del siglo XXI a raíz de un plan gubernamental). Los tejados y las azoteas ofrecen por lo general una amplitud de espacio relativa y suelen estar libres de sombras. Además, pueden colocarse lo suficientemente altos como para que no entorpezcan las canalizaciones o, en viviendas de nueva construcción, insertarse directamente en la techumbre. Por supuesto, las azoteas, ya sean comunitarias o particulares, constituyen un lugar aún más idóneo para situar los paneles. De hecho es el espacio más utilizado para los paneles térmicos, que se emplean para el calentamiento de agua en los edificios. A su favor juega la facilidad de acceso para la manipulación y colocación de los paneles.
Bajando desde el tejado, podemos detenernos en las paredes orientadas hacia el arco solar. Esta ubicación se utiliza en grandes edificios dibujados en el estudio del arquitecto con sistemas fotovoltaicos incorporados. En paredes de tamaño considerable, permite la colocación de numerosos paneles aunque, en contra, juega la rigidez de la orientación de los módulos siempre apuntando en una misma dirección. En consecuencia, no es especialmente recomendable usar como soporte las paredes (entiéndase, verticales) cuando su tamaño es reducido como en el común de las casas.
Saltemos ahora al jardín. Aquí se hace extensible lo señalado más arriba sobre los espacios abiertos aunque con las limitaciones propias de cada lugar. En particular, habrá que controlar la evolución de las sombras a lo largo del día, nuestras peores enemigas junto a la oscura noche. Eso sí, en el jardín nos será fácil atender las contingencias técnicas de nuestro sistema y proceder a la limpieza de los paneles sin mayores problemas.
Una vez que tenemos decidido el sitio donde montar nuestra central solar, llega el momento de hacerse con los elementos que compondrán nuestro sistema. Dejando de lado los metros y tipos de cable que deberemos usar atendiendo a las distancias entre las piezas de nuestra instalación y las protecciones de seguridad, fundamentalmente necesitamos paneles, inversor(es), contador (en el caso de conexión a red) y baterías (para sistemas aislados). Como extra nada desdeñable, un sistema de monitoreo nos permitirá controlar 'in situ' y a distancia la producción, temperaturas y el funcionamiento general del sistema.
Bien, hay que seguir tomando decisiones, aunque a veces nos preguntemos a cuento de qué. Aunque ahora estamos en el punto crucial, así que no te despites. Debemos ir perfilando qué potencia final tendrá nuestro sistema.
Prescindiendo de la ubicación de la que dispongamos, que permitirá colocar más o menos paneles en función del espacio, nos detendremos en las potencias de éstos. El panel y las células solares:
Las potencias disponibles en el mercado en el año 2005, medidas en watios, van desde las más ínfimas hasta más allá de los 200 watios. Obviamente variarán los tamaños y pesos de los paneles en razón de la potencia, aunque las diferencias tiendan a disminuir a medida que tratamos con las más altas. Así que, de momento, resulta obvia la cuenta: a más potencia por panel, menor espacio.
Antes de seguir configurando nuestra central solar, se impone hacer una incursión somera en el desbordante mundo de la tecnología y sus materiales. El alma de los sistemas fotovoltaicos son las células, la pieza que a modo de hoja de vegetal transforma la radiación solar en electricidad. Aproximadamente el 80% de las células que hay en el mercado se fabrican a partir del silicio y en tres modalidades: monocristalino, policristalino y amorfo. Prescindimos del 20% restante, que lo dejamos para otro apunte, aunque tecnologías como las de película delgada, concentración y orgánica, por ejemplo, prometan grandes avances.
Las obleas que ofrecen un mayor rendimiento, en torno al 15%, son las monocristalinas; le siguen las policristalinas, para terminar con las amorfas. Los precios de mercado mantienen la misma relación: a mayor rendimiento, más caras.
Además de esta clasificación, también se puede discriminar en función de la tecnología empleada en la confección del panel que aglutina a las células. Deberemos valorar el rendimiento de los paneles de acuerdo a las temperaturas medias a las que serán sometidos en nuestro sistema. Sencillamente, se trata de lo que ya avanzamos arriba: para zonas con temperaturas altas, será preferible optar por paneles que resistan bien el calor y no disminuyan el rendimiento; para zonas más frías, eligiremos tecnologías más sensibles.
Bien, es hora de decidirse. Los paneles con células monocristalinas se imponen como las más atractivas para pequeños espacios por su alto rendimiento, pese al freno de sus altos precios. Además, se suele señalar entre los fabricantes que esta tecnología es más duradera que las otras. Estamos hablando de un horizonte mínimo de 25-30 años, aunque la corta vida comercial de los sistemas fotovoltaicos apenas ha dado tiempo a medir su longevidad.
Para grandes áreas, quizás sea más conveniente optar por los policristalinos e, incluso, los amorfos, porque los rendimientos no compensarán tanto como comprar a precios más bajos. Como hemos indicado ya, aproximadamente el 50% del precio de la instalación de nuestra central se irá en los paneles. Cuestión de sopesar. El inversor:
Esta pieza es imprescindible para los sistemas de conexión a red. También es cara y, dependiendo de la potencia de la instalación, habrá que contar con uno o más. El inversor es un instrumento que transforma la corriente continua en alterna, aunque también la mantiene en continua pero con otras especificidades. Las placas fotovoltaicas obtienen electricidad continua que hay que pasar a alterna, que es la que circula por los tendidos eléctricos. Además, el inversor es el que medirá la potencia nominal de nuestro sistema. Esto es importante, porque a la hora de contratar con las eléctricas la venta de nuestra electricidad el inversor será el marcador de referencia.
En el mercado pueden adquirise muchos modelos de inversores. Será necesario dejarnos asesorar por expertos eléctricos, ya no sólo para elegir el que más se ajuste a nuestro sistema sino también asegurarnos de que es el más fiable y duradero. Otros instrumentos:
Ya tenemos casi completado nuestro puzzle fotovoltaico. Faltaría por incluir un contador de watios, que mida la entrada y salida de electricidad del sistema, y situado entre nuestro inversor y el tendido eléctrico. El contador registrará, por un lado, la energía que vertemos a la red y, por otro, la que tomemos del tendido cuando nuestros paneles no estén generando energía; ya sabes, durante la noche.
En sistemas aislados también hay que incluir un regulador de carga de batería o acumulador que corte el suministro cuando aquella esté llena. Complementos:
Para ampliar significativamente el rendimiento de nuestros paneles, el mercado ofrece mecanismos hidráulicos de soporte de paneles para el seguimiento del arco solar, tanto en horizontal como en vertical. Son los seguidores solares. Se habla de rendimientos añadidos en torno al 30%. Sin embargo, esta maximización tiene los inconvenientes de incluir en nuestros limpios sistemas elementos mecánicos que requieren de un mantenimiento riguroso y una elevación significativa de los costes de instalación.
El trazo gordo de nuestro sistema fotovoltaico ya está dibujado. Sin embargo, la configuración final debe realizarse de acuerdo a las disposiciones técnicas eléctricas recogidas en las normativas gubernamentales relativas a la seguridad de la instalación.
El bonito, elegante, sencillo y esperanzador panorama de los sistemas fotovoltaicos visto hasta ahora empieza a crujir cuando nos vemos obligados a llamar a la puerta de las Administraciones. Sí, en plural porque son demasiadas, y en mayúsculas, porque te tienen bien agarrado y no te van a soltar. ¿De verdad son necesarias, o más bien un estorbo? Queda a tu criterio, pero comprobarás a partir de ahora como decae tu ánimo ante la máquina burocrática y controladora. Por eso, mantén a toda costa el 'buen rollito'.
Nos encontramos en la primera fase del proyecto y lo que tienes en las manos es sólo papel y espacio: en verdad, nada. Una vez que tienes todo bien dibujado y clarito, tu propuesta de proyecto debes llevarla a la Autoridad, en la mayoría de los Estados y semi Estados los ministerios o secretarías de Industria. Allí te reconducirán a algún departamento relacionado con la energía, que deberá tramitar tu solicitud de instalación. En otro apartado veremos los plazos estipulados, aunque sólo para España que es desde donde escribimos. Como productor, sólo en el caso de sistemas conectados a la red, debes registrarte en un listado específico y pagar impuestos en concepto de lo que llaman Valor Añadido.
A la par, si pretendes inyectar electricidad a la red eléctrica, tienes que vértelas con la compañía eléctrica que abarque la zona de tu instalación. Es para la firma del contrato de venta; y compra, si vas a abastecerte también de electricidad. También hay plazos marcados, aunque aquí la celeridad en la tramitación puede variar significativamente de una compañía eléctrica a otra.
Apenas hemos escrito de dinero, pero lo necesitarás, y mucho. Los sistemas fotovoltaicos no son, por ahora, rentables a corto y medio plazo si no cuentan con subvenciones y financiación a bajo interés, aunque en algunos países hay estímulos como las primas por kilowatio vendido, ciertamente muy jugosas, y que son las que permiten hablar de rentabilidad fotovoltaica. Ahí también tendrás que encararte con los administradores y su discrecionalidad, también con la banca, que seguro sortearás con una amplia sonrisa armado con tu 'buen rollito'.
Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica son pura acción política, de choque; al igual que los aislados son también acción, pero de huida, refugio y autosuficiencia. La comparación es ciertamente tosca, porque quizás nos sirvan para el caso tanto unos como otros, o ambos a la vez, pero nos viene muy bien para fijar con claridad nuestro punto de partida. Lejos de nosotros apelar al difundido plan de pensiones solar: nos aburre el futuro, ya sea porque ni siquiera existe o porque siempre es algo diferido.
Empecemos por enchufarnos al sistema eléctrico para interferir en él con nuestros limitados pero muy enérgicos recursos: como electrones saltando desde un mundo ya hecho y circular, siempre el mismo, hacia quién sabe.
El engranaje técnico de nuestro sistema no es excesivamente complicado, y menos si nos vamos a colar en la red con nuestra electricidad tomada directamente del sol. Empieza a interesarnos qué cantidades de watios vamos a generar; ya sabes, cuantos más mejor, tanto para tí como para la comunidad donde habitas. ¡Umm, el cerebro, como el corazón, hay que llevarlo bien limpio!
El primer paso es verificar que el tendido eléctrico al que vamos a enchufar nuestro sistema fotovoltaico reúne las condiciones adecuadas para la potencia de watios prevista. Hay que irse a la compañía eléctrica gestora, o propietaria, o ambas cosas, de la red en cuestión; preguntar por el responsable de generación en Régimen Especial (ya sabes, como nos va a llamar desde ahora la Administración) y entrarle con esa sonrisa que le teníamos preparada para que nos facilite la información que estamos buscando.
¡Qué bien nos ha ido! ¡Hasta era simpático el tipo de la eléctrica! Con mucha suerte, hemos topado con el señor(a) adecuado y, además, nos hemos enterado de que el cable eléctrico que pasa a 50 metros de nuestra finca, es un suponer, es de baja tensión. Ideal. Ya podemos ir calculando la potencia de nuestro sistema, porque la eléctrica nos ha dado el visto bueno para la conexión en ese punto.
En España, se distingue entre potencias inferiores y mayores de 100 kilowatios (KW) a la hora de evaluar las primas por venta de electricidad. Para el próximo cuarto de siglo, los sistemas con menos de 100 KW recibirán por cada kilowatio/pico vendido un 525% más sobre el precio al que tú lo pagas en tus recibos, el de la luz; a partir de esa fecha, el porcentaje baja a 428%. Para potencias mayores de esos 100 KW, el valor de las primas disminuye casi a la mitad. Esto cuando recurres a la tarifa regulada; también puedes optar por negociar directamente en el mercado tu electricidad con primas más bajas y precios en función de la coyuntura.
Ya que nos consta que somos bien novatos en el mundo de la generación eléctrica, vamos a optar por un sistema menor de 100 kW, casi a modo de ensayo, y vender a tarifa regulada. Después, con nuestra experiencia acumulada y el incremento de nuestros recursos, ya iremos pensando en ensanchar horizontes, que en este caso es tanto como decir ¡sembrar una parcela más grande con paneles fotovoltaicos! Ahí es nada! No obstante, el controlador nos tiene reservada una nueva discriminación atendiendo a cuestiones técnicas.
La instalación de un sistema eléctrico menor de 5 KW puede realizarse por cualquiera, sin autorizaciones técnicas; a partir de esta cantidad, entramos en lo que llaman sistemas trifásicos, que es tanto como decir que en tu proyecto tienes que meter a unas cuantas personas más que en principio no conoces de nada y con los que, a lo peor, ni te tomarías una cerveza; eso sí, tienen títulos.
Pues eso, para potencias mayores de 5 KW tienes que recurrir a un ingeniero, que redacte y firme tu proyecto; y a un instalador debidamente autorizado, para que proceda a colocarte los muebles. Parece que no habrá más remedio, pues quedarse por debajo de cinco mil watios es más bien poca cosa. Ya sabes, caballo grande, ande o no ande.
Nos hemos decidido, a modo de ejemplo, por una potencia de 50 KW. Contamos en nuestra ilusoria finca con una amplia zona apenas cultivable, sin sombras, y con un tendido eléctrico a 50 metros apto para nuestros propósitos. Contratamos al ingeniero para que redacte el proyecto, y le ponga la firma. Sobre precios, ni hablar.
Pasito a pasito, vamos avanzando. A partir de ahora empieza un juego tipo ping pong. Hay que presentar nuestro proyecto en la Administración.
¡Qué bien redactó el ingeniero nuestro proyecto! Tenemos el visto bueno administrativo. ¡Bien!
Quizás el hombre en las últimas décadas (y de alguna otra forma en el último siglo) lo que ha estado buscando es transformar la energía más valiosa de las que existen en la tierra, la energía más extendida y omnipresente; en la energía que podemos transformar en todos los otros tipos que conocemos; se trata de transformar la energía solar en energía eléctrica, y de ahí en energía rotativa, cinética, electromagnética, calorífica, luminosa... o cualquiera que queramos. Desde que se descubrió el efecto fotoeléctrico lo único en lo que se han centrado los científicos es en conseguir los mejores rendimientos en la transformación de la energía solar por éste método, no han buscado otras formas de hacer lo mismo, pero es que a lo peor no hay ninguno más.
La transformación susodicha se basa en la consideración de la energía luminosa como cuantos de energía llamados fotones y en la teoría cuántica de Max Planck. El efecto fotoeléctrico ocurre cuando un material en concreto es irradiado con energía luminosa y genera corriente eléctrica. En un diodo luminoso o Led como el de la fotografía ocurren los dos efectos tanto el de crear luz con electricidad como el de crear electricidad con la luz. Durante muchos años se ha buscado la mejor forma de generar corriente eléctrica a partir del efecto fotoeléctrico buscando materiales con estas propiedades. Parece ser que el silicio convenientemente modificado es el mejor candidato para esto. Cuando digo convenientemente modificado hablo de lo que se conoce como el dopado del silicio. Se ha descubierto que construyendo diodos semiconductores de silicio los rendimientos ascienden por encima del 30%, y.. ¿Cómo se hace esto?, Bien: Un diodo está formado, como su nombre indica por dos partes. Una parte positiva y la otra negativa en la positiva el material se encuentra falto de electrones y a la negativa le sobran. Cuando estas dos partes se unen forman lo que se llama diodo semiconductor. Las características principales de éste elemento son que la corriente eléctrica sólo puede circular hacia un sentido, por eso se llama semiconductor. Otra es que a medida que aumenta la temperatura y a diferencia de los materiales conductores el rendimiento aumenta. La última es que también produce efecto fotoeléctrico.
El silicio por sí solo no tiene ni electrones de más ni de menos, tiene cuatro electrones en la última capa y ya está, entonces... ¿Cómo se llega a tener un silicio positivo y otro negativo? Pues a través del dopado. El dopado consiste en introducir otros materiales contaminantes en menor cantidad o impurezas en un material madre como es en este caso el silicio. Así si introducimos fósforo en el silicio conseguiremos tener un electrón de más cada vez, puesto que el fósforo tiene cinco electrones en la última capa y obtendremos silicio negativo, por contra si introducimos aluminio tendremos un electrón de menos o hueco ya que el aluminio tiene tres electrones en la última capa. Éste proceso podríamos compararlo con una mesa de billar americano. Las bolas de billar (incluida la negra) serían los electrones del silicio y los electrones sobrantes de los materiales dopantes; el tapete verde sería la línea que une el silicio positivo con el negativo; a través de los agujeros iríamos a parar a la corriente eléctrica y unos guisantes representan los fotones de la luz. Pues bien el efecto fotoeléctrico es como si cogiésemos guisantes y los hiciésemos chocar contra las bolas de billar para intentar que se desplazaran hasta el agujero o hueco más cercano e incorporarse así a la corriente eléctrica. Formulario de Contacto.
Una celda fotovoltaica es el componente que capta la energía contenida en la radiación solar y la transforma en una corriente eléctrica, basado en el efecto fotovoltaico que produce una corriente eléctrica cuando la luz incide sobre algunos materiales.
Las celdas fotovoltaicas son hechas principalmente de un grupo de minerales semiconductores, de los cuales el silicio, es el más usado. El silicio se encuentra abundantemente en todo el mundo porque es un componente mineral de la arena. Sin embargo, tiene que ser de alta pureza para lograr el efecto fotovoltaico, lo cual encarece el proceso de la producción de las celdas fotovoltaicas. Una celda fotovoltaica tiene un tamaño de 10 por 10 centímetros y produce alrededor de un vatio a plena luz del día. Normalmente las celdas fotovoltaicas son color azul oscuro. La mayoría de los paneles fotovoltaicos consta de 36 celdas fotovoltaicas
Un conjunto de equipos construidos e integrados especialmente para realizar cuatro funciones fundamentales: •Transformar directa y eficientemente la energía solar en energía eléctrica •Almacenar adecuadamente la energía eléctrica generada •Proveer adecuadamente la energía producida (el consumo) y almacenada •Utilizar eficientemente la energía producida y almacenada En el mismo orden antes mencionado, los componentes fotovoltaicos encargados de realizar las funciones respectivas son: i. El módulo o panel fotovoltaico ii. La batería iii. El regulador de carga iv. El inversor v. Las cargas de aplicación (el consumo) En instalaciones fotovoltaicas pequeñas es frecuente, además de los equipos antes mencionados, el uso de fusibles para la protección del sistema. En instalaciones medianas y grandes, es necesario utilizar sistemas de protección más complejos y, adicionalmente, sistemas de medición y sistemas de control de la carga eléctrica generada. 3.1 Módulos fotovoltaicos La transformación directa de la energía solar en energía eléctrica se realiza en un equipo llamado módulo o panel fotovoltaico. Los módulos o paneles solares son placas rectangulares formadas por un conjunto de celdas fotovoltaicas protegidas por un marco de vidrio y aluminio anodizado Formulario de Contacto.
La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene por medio de la transformación directa de la energía del sol en energía eléctrica. Esta definición de la energía solar fotovoltaica, aunque es breve, contiene aspectos importantes sobre los cuales se puede profundizar: 1. La energía solar se puede transformar de dos maneras: La primera utiliza una parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producircalor. A la energía obtenida se le llama energía solar térmica. La transformación se realiza mediante el empleo de colectores térmicos. La segunda, utiliza la otra parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producir electricidad. A la energía obtenida se le llama energía solar fotovoltaica. Latransformación se realiza por medio de módulos o paneles solares fotovoltaicos. 2. La energía solar fotovoltaica se utiliza para hacer funcionar lámparas eléctricas, para iluminación o para hacer funcionar radios, televisores y otros electrodomésticos de bajo consumo energético, generalmente, en aquellos lugares donde no existe acceso a la red eléctrica convencional. 3. Es necesario disponer de un sistema formado por equipos especialmente construidos para realizar la transformación de la energía solar en energía eléctrica. Este sistema recibe el nombre de sistema fotovoltaico y los equipos que lo forman reciben el nombre de componentes fotovoltaicos. En el Capítulo 2, se explica el funcionamiento básico y las características más importantes de cada uno de los componentes del sistema fotovoltaico. La energía solar se encuentra disponible en todo el mundo. Algunas zonas del planeta reciben más radiación solar que otras, sin embargo, los sistemas fotovoltaicos tienen muchas aplicaciones. En el caso particular de América Central, los sistemas fotovoltaicos son una alternativa muy interesante, desde las perspectivas técnica y económica, pues la región dispone durante todo el año de abundante radiación solar. Según las clasificaciones de la intensidad de la radiación solar en diferentes regiones del mundo, América Central es una región muy privilegiada con respecto del recurso solar disponible, aunque siempre es necesario evaluar el potencial solar de un sitio específico donde se planea instalar un sistema fotovoltaico. La energía del sol es un recurso de uso universal; por lo tanto, no se debe pagar por utilizar esta energía. Sin embargo, es importante recordar que para realizar la transformación de energía solar en energía eléctrica se necesita de un sistema fotovoltaico apropiado. El costo de utilizar la energía solar no es más que el costo de comprar, instalar y mantener adecuadamente el sistema fotovoltaico
Aplicaciones de las Celdas Fotovoltaicas Usos y desarrollos actuales Durante gran parte de los años ochenta y de principios de los años noventa el mayor mercado para los paneles solares estaba en las fuentes de alimentación para áreas remotas y algunos productos de consumo (relojes, juguetes y calculadoras). Sin embargo a medidos de los años noventa fue lanzado un importante esfuerzo para desarrollar paneles solares integrados en la construcción de edificios para ser conectados a la red. El tejado fotovoltaico actualmente está liderando el desarrollo del mercado en Japón, Europa y los EE.UU. Japón tiene actualmente un programa que apunta a construir 70.000 hogares solares, con el cual para el año 2010 esperan alcanzar unos 4.820 MW producidos por sistemas fotovoltaicos. En Europa, varios países están apoyando la construcción de hogares solares, con el Parlamento Europeo proponiendo un esquema 1.000MW. En los EE.UU., presidente Clinton anunció un programa de techos solares, que apunta instalar paneles solares en un millón azoteas en América antes de 2010.
En Australia y los E.E.U.U., la aparición de los esquemas de energía verde, que permiten que los clientes elijan opciones de energía renovable, ha agregado considerable impulso al crecimiento de la industria. Las granjas solares conectadas a la red se han construido en Australia, Japón, los E.E.U.U. y Grecia. Sistemas de protección Catódicos La protección catódica es un método de proteger las estructuras de metal contra la corrosión. Es aplicable a puentes, tuberías, edificios, estanques, perforaciones y líneas ferroviarias. Para alcanzar la protección catódica se aplica un pequeño voltaje negativo a la estructura de metal y éste evita que se oxide o aherrumbre. El terminal positivo de la fuente es conectado a un ánodo anodo galvánico o de sacrificio que es generalmente un pedazo del metal de desecho, que es corroído en vez de la estructura que se desea proteger. Las celdas solares fotovoltaicas se a menudo utilizan en lugares remotos para proporcionar este voltaje. Cercas Eléctricas Las cercas eléctricas se utilizan extensamente en agricultura para evitar que el ganado o los depredadores entren o deje un campo cerrado. Estas cercas tienen generalmente uno o dos alambres "vivos" que se mantienen con cerca de 500 voltios de Corriente Continua. Éstos dan una dolorosa descarga, pero inofensiva a cualquier animal que los toque. Esta descarga generalmente es suficiente para evitar que el ganado derribe los cercos. Estas cercas también se utilizan en recintos de la fauna y áreas protegidas. Requieren de un alto voltaje pero muy poca corriente y a menudo están situadas en áreas alejadas donde el costo de energía eléctrica es alto. Estas necesidades se pueden resolver mediante un sistema fotovoltaico compuesto de células solares, un acondicionador de energía y una batería.
Sistemas de Iluminación A menudo se requiere iluminación en lugares remotos donde el costo de emplear energía de la red es demasiado alto. Tales aplicaciones incluyen la iluminación de seguridad, ayudas a la navegación (ej. boyas y faros), señales iluminadas en los caminos, señales en cruces ferroviarios y la iluminación de aldeas. Las células solares pueden satisfacer tales usos, aunque siempre se requerirá de una batería de almacenaje. Estos sistemas generalmente consisten de un panel fotovoltaico más una batería de almacenaje, un acondicionador de energía y una lámpara fluorescente de C.C. de baja tensión y alta eficiencia. Estos sistemas son muy populares en áreas remotas, especialmente en países en vías de desarrollo y es uno de los usos principales de células solares.
Telecomunicaciones y sistemas de monitoreo remotos Las buenas comunicaciones son esenciales para mejorar la calidad de vida en áreas alejadas. Sin embargo el costo de energía eléctrica de hacer funcionar estos sistemas y el alto coste de mantenimiento de los sistemas convencionales han limitado su uso. Los sistemas fotovoltaicos han proporcionado una solución rentable a este problema con el desarrollo de estaciones repetidoras de telecomunicaciones en área remotas. Estas estaciones típicamente consisten de un receptor, un transmisor y un sistema basado en una fuente de alimentación fotovoltaica. Existen miles de estos sistemas instalados alrededor del mundo y tienen una excelente reputación por su confiabilidad y costos relativamente bajos de operación y mantenimiento.
Principios similares se aplican a radios y televisiones accionadas por energía solar, los teléfonos de emergencia y los sistemas de monitoreo. Los sistemas de monitoreo remotos se pueden utilizar para recolectar datos del tiempo u otra información sobre el medio ambiente y transmitirla automáticamente vía radio a una central.
Bombas de agua accionadas por energía solar Existen más de 10.000 bombas de agua accionadas por energía solar en el mundo. Son utilizadas extensamente en granjas para proveer el agua al ganado. En países en vías de desarrollo se las utiliza extensivamente para bombear agua de pozos y de ríos a las aldeas para consumo doméstico y la irrigación de cultivos. Un típico sistema de bombeo accionado por energía fotovoltaica consiste en un conjunto de paneles fotovoltaicos que accionan un motor eléctrico, el que impulsa la bomba. El agua se bombea de la tierra o afluente a un tanque de almacenaje que proporciona una alimentación por gravedad. No es necesario un almacenaje de energía en estos sistemas. Los sistemas de bombeo accionados por energía solar se encuentran disponibles en proveedores de equipo agrícola y son una alternativa rentable a los molinos de viento agrícolas para el abastecimiento de agua en áreas alejadas.
Electrificación Rural Las baterías de almacenaje se utilizan en áreas aisladas para proporcionar corriente eléctrica de la baja tensión para iluminación y comunicaciones así como también para vehículos. Un sistema fotovoltaico de carga de baterías consiste en generalmente un pequeño conjunto de paneles solares más un regulador de carga. Estos sistemas se utilizan extensamente en proyectos rurales de electrificación en países en vías de desarrollo.
Sistemas De Tratamiento De aguas En áreas alejadas la energía eléctrica se utiliza a menudo para desinfectar o purificar agua para consumo humano. Las celdas fotovoltaicas se utilizan para alimentar una luz fuerte ultravioleta utilizada para matar bacterias en agua. Esto se puede combinar con un sistema de bombeo agua accionado con energía solar.
La desalinización del agua salobre se puede alcanzar mediante sistemas fotovoltaicos de ósmosis inversa.
Otros usos de celdas solares Se puede utilizar celdas fotovoltaicas en una gran variedad de aplicaciones incluyendo:
Productos de consumo tales como relojes, juguetes y calculadoras Sistemas de energía de emergencia Refrigeradores para almacenaje de vacunas y sangre en áreas remotas Sistemas de la aireación para estanques Fuentes de alimentación para satélites y los vehículos espaciales Fuentes de alimentación portátiles para camping y pescar
Foto: Aspecto de la nueva celula.
