Energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica procede de la conversión de la energía solar en electricidad gracias al efecto fotoeléctrico que se produce gracias al silicio que compone las células de los paneles solares.

¿Qué es la energía solar?

Por tanto, la energía solar es renovable, limpia e inagotable que esta cambiando nuestra vidas y que forma parte de la transición energética que vive todo el planeta para dejar atrás los combustibles fósiles y reducir nuestro consumo energético..

¿Qué equipos que forman parte de una instalación de energía solar fotovoltaica?

Todas las instalaciones fotovoltaicas que funciona con energía renovable solar estará compuesta por:

  • Paneles solares fotovoltaicos: También llamado campo de captación, pues es en ellas donde se capta la energía solar y se transforma en electricidad.
  • Inversor Solar: Su misión es transformar la corriente continua que proviene de las placas solares, en corriente alterna para su posterior uso.
  • Soportes de montaje: Para fijar los paneles en el tejado o en suelo.
  • Baterías: Para sistemas aislados de la red eléctrica o que necesitan acumular energía para horas que no hay sol y reducir el consumo.
  • Regulador de carga: Necesario para controlar la carga y descarga de las baterías en instalaciones aisladas.
  • Kits solares: un compendio de todos los componentes descritos y que integran la instalación de energía solar.

¿Cómo se obtiene la energía solar?

La clave está en el silicio:

El silicio de grado solar, de máxima pureza, tiene la propiedad de transformar la energía solar que recibe, en electricidad.

La célula solar como canal de electricidad:

La célula solar que incorporan todos los paneles solares, es, gracias al silicio del que están compuestas, donde se genera el efecto fotovoltaico .

Aunque ya hemos hablado en numerosas ocasiones sobre la células solares, recordamos que es un dispositivo electrónico con la facultad de convertir la radiación solar en energía eléctrica, o dicho de un modo más coloquial: es capaz de convertir energía solar en electricidad.

Célula solar SunPower
Ejemplo de una célula solar sin contactos delanteros fabricada por SunPower

La luz del sol, y la luz en general, está compuesta por unas partículas llamadas fotones. Estos fotones se comportan como una partícula cuando interactúa con materia, como puede ser una célula solar, a la que transfiere su energía.

Esta energía que pasa del fotón a la célula fotovoltaica, provoca que se genere en bornes de la célula solar, y de los paneles solares, una corriente eléctrica.

Un ejemplo:

Para tratar de comprenderlo mejor, podemos imaginar que una célula solar se comporta, cuando recibe la radiación del sol, de una forma similar a una pequeña pila, por lo que puede suministrar una corriente continua a los dispositivos conectados a ella mientras mantiene entre sus polos un voltaje determinado.

Por supuesto, si la energía generada por sol cesa, es decir, si deja de recibir radiación solar, la energía renovable solar producida por la célula y los módulos fotovoltaicos que integran, también cesa.

Es decir, el fundamento de la tecnología fotovoltaica es que se necesita de la luz solar como materia prima.

¿Qué es el efecto fotovoltaico?

El efecto fotovoltaico se conoce desde finales del siglo XIX cuando Heinrich Hertz se percató que el arco voltaico que se origina entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad.

Pero fue Albert Einstein quién años más tarde formuló la explicación teórica de dicho efecto, dando lugar a las bases tal como lo conocemos hoy en día.

Fue más tarde, en la década de los 50 del siglo XX, cuando se consiguieron realizar las primeras células solares con eficiencias de conversión apreciables y a partir de los años 70 comienza a comercializarse de un modo incipiente.

¿Qué es la eficiencia de un panel solar?

Como es de imaginar, un célula solar no es capaz de transformar toda la energía solar que recibe en electricidad. Solo transforma una parte. Este balance entre la energía solar que recibe la célula, y la electricidad que genera, es la eficiencia.

Por lo general, una célula solar puede llegar a una eficiencia de entre el 23 y 25% en laboratorio. En la vida real, esta eficiencia bajará ligeramente a 23-24%.

La eficiencia de la célula no coincide, en número, con la de un panel solar. Si una célula tiene un 22% de eficiencia, el panel solar siempre tendrá menos, puesto que se mide en energía por unidad de superficie, y el panel solar tiene espacios entre células y tiene un marco de aluminio.

Por lo que, las mayores eficiencias de paneles solares suelen rondar entre los 19% y 22% como máximo.

Potencia nominal y Potencia pico en Fotovoltaica:

En este tipo de instalaciones, se suele diferenciar entre potencia nominal y potencia pico:

  • La potencia pico hace referencia a la cantidad de kW que suman los paneles fotovoltaicos instalados.
  • La potencia nominal alude a la potencia del inversor, que siempre será igual o inferior a la pico.

Lo habitual es que la potencia instalada en paneles (potencia pico) sea entre un 10 y un 15% superior a la nominal del inversor, que es quien marca la potencia de la instalación.

Tipos de aplicaciones:

Algunas aplicaciones típicas en el sector fotovoltaico:

  • Grandes Huertas Solares: Diseñadas para una gran capacidad de producir electricidad, estas instalaciones, con conexión a red, pueden abastecer poblaciones enteras conectadas a la red eléctrica o aisladas de la misma.
  • Instalaciones de autoconsumo fotovoltaico: En pleno desarrollo a nivel mundial, emplean la generación distribuida de electricidad a partir de la energía solar, para abastecer a pequeñas poblaciones, empresas y viviendas, provocando un importante ahorro energético. También son instalaciones con conexión a red.
  • Instalaciones autónomas (aisladas): Un tipo de sistema fotovoltaico donde, por motivos de no poder acceder a la red eléctrica, se utilizan baterías para poder abastecerse de electricidad.
  • Bombeo solar: Otra de las aplicaciones más habituales. Gracias a ella, se eleva el agua desde pozos para su posterior uso a nivel de regadíos y consumo humano.
  • Transporte marítimo: Muy frecuente el uso para barcos que necesitan un aporte extra de electricidad en sus travesías marítimas y con la energía solar logran ese cometido.
  • Para Autocaravanas: Al igual que los barcos, el uso de paneles solares para caravanas, es algo muy frecuente y que da un aporte extra de carga de baterías cuando el vehículo está parado.

¿Qué beneficios tiene la energía fotovoltaica?

Aunque son muchos, vamos a resumir algunos de los beneficios del uso de energía fotovoltaica:

  • Es de origen natural y renovable, por lo que no contamina y no emite CO2 a la atmósfera.
  • Es, en la actualidad, la fuente de energía más barata que existe.
  • Disponibilidad en cualquier momento, durante las horas de sol, o también, si se ha almacenado en baterías, a cualquier hora del día.
  • Es modular y fácil de instalar en cualquier tejado o en grandes plantas fotovoltaicas.
  • No produce ruidos y su impacto visual es mínimo (si se ha hecho una buena integración arquitectónica).
  • El mantenimiento de instalaciones solares es barato y sencillo.
  • Ayuda a preservar el medio ambiente y a la transición energética por un futuro verde sin emisiones.

Crecimiento Mundial:

La energía solar fotovoltaica ha experimentado un crecimiento exponencial en la última década. Junto a la eólica, son las fuentes de energía más baratas que existen y su penetración en el sector de generación eléctrica es ya un hecho imparble.

Como dato, la potencia fotovoltaica instalada en el mundo a final de 2018 se situaba en 495 GW, la Agencia Internacional de la Energía prevé que para 2040 se haya multiplicado por seis, hasta superar los 3000 GW (e incluso los 4.800 MW en su escenario más sostenible).

Conclusión:

La fotovoltaica es un tipo de energía que está en pleno desarrollo y expansión a nivel mundial. Sus costes de producción son los más bajos de todas las tecnologías que existen para generación eléctrica y esto provoca que su implantación sea cada vez más elevada.

Aplicaciones como el autoconsumo permiten una generación eléctrica distribuida, reducir la factura de la luz y depender menos de las energías fósiles. En definitiva, una fuente de energía limpia, renovable y respetuosa con el medioambiente.

También te podría interesar:

Autor / Redactor:

 

José Alfonso Alonso Lorenzo

José Alfonso Alonso Lorenzo

Profesional Fotovoltaico desde 2006.

  • Ingeniero técnico Industrial por la Escuela Politécnica de Ferrol.
  • Experto en Solar Fotovoltaica por el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas de Madrid en 2009-2010.
  • Experto Profesional en Energía Fotovoltaica, por la UNED 2010-2011.
  • Gerente y Responsable de Compras en SunFields Europe desde 2010.
Ir arriba