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Energía Solar Fotovoltaica

La energía eléctrica fotovoltaica se genera mediante paneles fotovoltaicos, es una energía inagotable y que no contamina, por lo que contribuye a tener un desarrollo sostenible además de favorecer el desarrollo local.

¿QUÉ ES LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA?

Los rayos del Sol cuando inciden en la Tierra se pueden transformar en diferentes tipos de energía dependiendo de las placas solares que utilicemos.

Existen tres tipos de paneles solares

  1. Fotovoltaicos, generadores de energía para las necesidades de nuestros hogares
  2. Térmicos, que se instalan en casas con recepción directa de sol y se usan para calentar agua.
  3. Termodinámicos, que funcionan a pesar de la variación meteorológica, es decir, aunque sea de noche, llueva o esté nublado

La energía solar fotovoltaica transforma de manera directa la luz solar en electricidad empleando una tecnología basada en el efecto fotovoltaico.

¿CÓMO FUNCIONA LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA?

El Sol incide sobre la placa fotovoltaica, y al incidir la radiación del sol sobre una de las caras de una célula fotoeléctrica (que conforman los paneles fotovoltaicos) se produce una diferencia de potencial eléctrico entre ambas caras que hace que los electrones salten de un lugar a otro, generando así corriente eléctrica.

célula solar fotovoltaica
Célula solar fotovoltaica

El comienzo de la energía fotovoltaica fue en los satélites espaciales para proveer de electricidad a los satélites. Fue en la década de los 50, apunta la APPA, cuando los paneles fotovoltaicos aceleraron su desarrollo hasta convertirse, en la actualidad, en una alternativa al empleo de combustibles fósiles.

Componentes de la energía fotovoltaica

A continuación te dejamos los enlaces a los componentes de la energía fotovoltaica que necesitas para crear tu propia instalación fotovoltaica.

Tipos de plantas para producir energía solar fotovoltaica

La energía fotovoltaica consiste en producir electricidad a traves del Sol, pero para conseguirlo es necesario que podamos trasformar esa energía, y convertirla en electricidad.

La energía solar fotovoltaica se usa generalmente para suministrar electricidad a una gran cantidad de instrumentos tanto individuales como autónomos, así como a compañías y redes que distribuyen esta misma electricidad. 

Existen las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red y no conectadas a la red. Las primeras se clasifican en:

Plantas fotovoltaicas conectadas a la red eléctrica.

Central fotovoltaica: Llega a la red eléctrica toda la energía que han producido los paneles solares.

Generador con autoconsumo: Llega a la red eléctrica una parte de la electricidad producida, la otra parte es consumida en la misma ubicación, por ejemplo, una casa. Cuando la energía fotovoltaica producida no es suficiente para el consumo propio del productor, este utiliza electricidad adicional procedente de la red.

Las instalaciones fotovoltaicas mencionadas (con conexión a la red) poseen tres componentes esenciales:

Paneles fotovoltaicos: Están compuestos por multitud de células fotovoltaicas fabricadas con un material semiconductor, generalmente silicio, e interconectadas entre sí. Son los dispositivos encargados de transformar de forma directa la radiación solar (fotones) obtenida de los rayos del sol en energía eléctrica (electrones).

Inversor:Para la utilización de la electricidad es necesario obtener corriente eléctrica alterna, por ello, los inversores son los encargados de transformar la corriente eléctrica continua obtenida directamente por los paneles en alterna.

Transformadores: Los inversores producen corriente alterna de baja tensión (380-800 V) que es necesario aumentar hasta una media tensión de hasta 36 kV, para ello se usan los transformadores.

Plantas fotovoltaicas NO conectadas a la red eléctrica.

Las plantas no conectadas a la red, que actúan de forma individual y suelen situarse en lugares alejados como refugios de montaña o explotaciones agrícolas retiradas.

En este caso suelen servir para el autoconsumo de iluminación, comunicaciones o bombeo de agua para instalaciones de riego. Estas instalaciones deben tener además dos componentes extra:

Baterías: Se utilizan para acumular la energía obtenida por los paneles solares y que no se utiliza instantáneamente para poder consumirla cuando se necesite.

Reguladores: Ejercen protección sobre la batería evitando sobrecargas y previniendo un uso ineficaz de esta.

VENTAJAS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA.

Las ventajas de la energía fotovoltaicas son muchas y numerosas.

La energía fotovoltaica no contamina

Es la primera de las ventajas porque es la más importante, la energía fotovoltaica es una energia renovable que no contamina el Planeta.

La energía solar fotovoltaica no emite sustancias tóxicas ni contaminantes del aire, que pueden ser muy perjudiciales para el medio ambiente y el ser humano. Las sustancias tóxicas pueden acidificar los ecosistemas terrestres y acuáticos, y corroer edificios.

Los contaminantes de aire pueden desencadenar enfermedades del corazón, cáncer y enfermedades respiratorias como el asma. La energía fotovoltaica no genera residuos ni contaminación del agua, un factor muy importante teniendo en cuenta la escasez de agua.

La energía fotovoltaica es inagotable y se renueva.

Como sabemos la energía fotovoltaica en un energía renovable donde su fuente de energía es el Sol, es decir es una fuente disponible en todo el mundo que se adapta a los ciclos naturales.

Por ello son un elemento esencial de un sistema energético sostenible que permita el desarrollo presente sin poner en riesgo el de las futuras generaciones. 

La energía fotovoltaica genera riqueza y empleo local

La energía solar fotovoltaica es una energía autóctona, disponible en la práctica totalidad del planeta, lo que contribuye a reducir las importaciones energéticas y a crear riqueza y empleo de forma local. 

tejado fotovoltaico autoconsumo3
Montaje de un tejado usando energía solar fotovoltaica

Por todo ello, la producción de electricidad mediante energía fotovoltaica y su uso de forma eficiente contribuyen al desarrollo sostenible.

La energía fotovoltaica es crecientemente competitiva.

Actualmente las energías renovables, concretamente la energía eólica y la energía fotovoltaica, son más baratas que las energías convencionales en buena parte del mundo. 

Esto es así porque las principales tecnologías renovables están reduciendo drásticamente sus costes, de forma que ya son más competitivas con las convencionales en un número creciente de emplazamientos.

Las economías de escala y la innovación están ya consiguiendo que las energías renovables lleguen a ser la solución más sostenible, no sólo ambiental sino también económicamente, para mover el mundo.

La energía fotovoltaica contra el cambio climático

La energía solar fotovoltaica no emite gases de efecto invernadero, por lo que no contribuye al calentamiento global. Es una de las tecnologías renovables más eficientes en la lucha contra el cambio climático. 

¿Cuales son los falsos mitos de la energía fotovoltaica?

Al igual que la energía fotovoltaica tiene mucha gente a favor, y cada vez son más, siempre existe alguien que no confía en los avances tecnológicos y crea falsas dudas, estas son algunos de los falsos mitos sobre la energía fotovoltaica.

La energía fotovoltaica no es una energía fiable de noche.

Es cierto de que las plantas solares fotovoltaicas no funcionan de noche, sin embargo, los impresionantes avances registrados en tecnologías de almacenamiento ( baterías), y el descenso de costes hace que cada vez sea más común el usar baterias para la energía fotovoltaica, lo que nos permite utilizar esa energía solar cuando no hay sol, es decir de noche.

La energía solar fotovoltaica es cara.

En muchas partes del mundo, energía renovables son más baratas que las energías convencionales, ya que más de dos tercios de la población mundial vive en países donde la energía solar ( fotovoltaica y térmica) y eólica son ya las fuentes de energía más competitivas.

Si además de eso tenemos en cuenta los costes ambientales y sociales de las fuentes de energía, las renovables son las fuentes de energía más competitivas en todo el planeta. En los últimos diez años, el precio de los módulos fotovoltaicos (placas fotovoltaicas) se ha reducido en un 94 %.

La construcción de paneles fotovoltaicos contamina excesivamente.

Los  paneles fotovoltaicos son cada vez más eficientes, de forma que, en condiciones estándar, se calcula en unos dos años el tiempo que tarda un panel en generar la energía utilizada para su producción, siendo su vida útil de más de 30 años, durante los que seguirá generando energía con la luz del sol como único combustible, limpio, gratuito e inagotable.

Los principales componentes de un panel fotovoltaico son el silicio, el aluminio el vidrio y el cobre, y su fabricación no supone un proceso particularmente contaminante, que requiera medidas de protección y seguridad superiores a las de un proceso industrial convencional.

Una vez agotada su vida útil, los componentes de los paneles fotovoltaicos están catalogados como residuos no peligrosos, y son recuperables en tasas muy elevadas de hasta más del 95%, lo que permite hacer un uso más sostenible de las materias primas empleadas y a reducir el volumen de desechos.

¿La energía fotovoltaica roba espacio a la agricultura y a la ganadería cuando se instala una huerta solar?

Las plantas solares fotovoltaicas se instalan a menudo sobre terrenos sin uso previo, por ejemplo en entornos desérticos, o sobre tejados de usos industriales y viviendas.

La energía solar fotovoltaica es cada vez más un aliado de las explotaciones agrícolas, pues permite aplicaciones locales vinculada al bombeo de agua, la automatización de sistemas de riego, etc.

Por otro lado, a menudo se utilizan algunas especies ganaderas como ovejas y cabras para mantener de forma natural el terreno sobre el que se instalan algunas plantas fotovoltaicas.

Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica

Las aplicaciones de la energia solar fotovoltaica, son muchas y cada vez son más comunes, ya no es raro ver una huerta solar en un campo perdido de la sierra. Actualmente son cada vez más los propietarios de comunidades de vecinos, o propietarios individuales los que se plantean montar una instalacion fotovoltaica en sus tejados para fomentar el autoconsumo.

La producción industrial a gran escala de paneles fotovoltaicos despegó en la década de 1980, y entre sus múltiples usos se destacan:

La energía solar fotovoltaica se usa en las telecomunicaciones y la señalización:

La energía solar fotovoltaica es ideal para aplicaciones de telecomunicaciones, entre las que se encuentran por ejemplo las centrales locales de telefonía, antenas de radio y televisión, estaciones repetidoras de microondas y otros tipos de enlaces de comunicación electrónicos.

El principal motivo es porque, en la mayoría de las aplicaciones de telecomunicaciones, se utilizan baterías de almacenamiento y la instalación eléctrica se realiza normalmente en corriente continua (DC). En lugares más remotos y en terrenos accidentados o montañosos, las señales de radio y televisión pueden verse interferidas o reflejadas debido al terreno ondulado. En estos emplazamientos, se instalan transmisores de baja potencia (LPT) para recibir y retransmitir la señal entre la población local.

La energía fotovoltaica se usa para alimentar dispositivos aislados

Las placas solares en las calculados a finales de los 70, fue mmotivada por por la reducción del consumo energético de los circuitos integrados, está fue una de las aplicaciones más comunes de la energía fotovoltica.

Panel solar fotovoltaico en una farola LED
Panel solar fotovoltaico en una farola LED

También otros dispositivos fijos que utilizan la energía solar fotovoltaica han visto aumentar su uso en las últimas décadas, en lugares donde el coste de conexión a la red eléctrica o el uso de pilas desechables es prohibitivamente caro. Estas aplicaciones incluyen por ejemplo las lámparas solares, bombas de agua, parquímetros teléfonos de emergencia, compactadores de basura, señales de tráfico temporales o permanentes, estaciones de carga o sistemas remotos de vigilancia.

La energía fotovoltaica se usa como medio para la electrificación del rural

En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil, las placas fotovoltaicas se emplean como alternativa económicamente viable desde hace décadas. Para comprender la importancia de esta posibilidad, conviene tener en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de la población mundial todavía no tiene acceso a la energía eléctrica.

En los países en desarrollo, donde muchos pueblos se encuentran situados en áreas remotas, a varios kilómetros de la red eléctrica más próxima la energía fotovoltaica ha sido la solución para poder dar luz a numerosos pueblos.

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Uso de un pajar como sistema de producción de energía fotovoltaica

La energía fotovoltaica unida a la tecnología LED, que descendido, ha servido para sustituir las antiguas lámparas de queroseno en pocos meses.

Cuba y otros países de Latinoamérica están trabajando para proporcionar energía solar fotovoltaica en zonas alejadas del suministro de energía eléctrica convencional. Estas son áreas en las que los beneficios sociales y económicos para la población local ofrecen una excelente razón para instalar paneles fotovoltaicos, aunque normalmente este tipo de iniciativas se han visto relegadas a puntuales esfuerzos humanitarios.

La energía fotovoltaica se usa en sistemas de bombeo

Los sistemas de bombeo con energía fotovoltaica pueden utilizarse para proporcionar agua en sistemas de riego, agua potable en comunidades aisladas o abrevaderos para el ganado.

También se emplea la fotovoltaica para alimentar instalaciones de bombeo para sistemas de riego, agua potable en áreas rurales y abrevaderos para el ganado o para sistemas de desalinización de agua.

Los sistemas de bombeo con energía fotovoltaica (al igual que los alimentados mediante energía eólica) son muy útiles allí donde no es posible acceder a la red general de electricidad o bien supone un precio prohibitivo. Su coste es generalmente más económico debido a sus menores costes de operación y mantenimiento, y presentan un menor impacto ambiental que los sistemas de bombeo alimentados mediante motores de combustión interna, que tienen además una menor fiabilidad.

Las bombas utilizadas pueden ser tanto de corriente alterna (AC) como corriente continua (DC). Normalmente se emplean motores de corriente continua para pequeñas y medianas aplicaciones de hasta 3 kW de potencia, mientras que para aplicaciones más grandes se utilizan motores de corriente alterna acoplados a un inversor que transforma para su uso la corriente continua procedente de los paneles fotovoltaicos.

Esto permite dimensionar sistemas desde 0,15 kW hasta más de 55 kW de potencia, que pueden ser empleados para abastecer complejos sistemas de irrigación o almacenamiento de agua.

La energía fotovoltaica se usa también en el transporte y navegación marítima

Aunque la energía fotovoltaica todavía no se utiliza de forma generalizada para proporcionar tracción en el transporte, se está utilizando cada vez en mayor medida para proporcionar energía auxiliar en barcos y automóviles.

Algunos vehículos están equipados con aire acondicionado alimentado mediante placas fotovoltaicas para limitar la temperatura interior en los días calurosos, mientras que otros prototipos híbridos los utilizan para recargar sus baterías sin necesidad de conectarse a la red eléctrica.

Se ha demostrado sobradamente la posibilidad práctica de diseñar y fabricar vehículos propulsados mediante energía solar fotovoltaica, así como barcos y aviones, siendo considerado el transporte rodado el más viable para la fotovoltaica.

La energía solar fotovoltaica también se utiliza de forma habitual en faros, boyas y balizas de navegación marítima, vehículos de recreo, sistemas de carga para los acumuladores eléctricos de los barcos, y sistemas de protección catódica. La recarga de vehículos eléctricos está cobrando cada vez mayor importancia.

La energía fotovoltaica se usa instalaciones solares fotovoltaicas en una comunidad de vecinos

Tras los recientes cambios en la normativa del sector fotovoltaico, muchas instalaciones fotovoltaicas se encuentran a menudo situadas en los edificios: normalmente se sitúan sobre un tejado ya existente, o bien se integran en elementos de la propia estructura del edificio, como tragaluces, claraboyas o fachadas.

La fotovoltaica integrada en edificios se está incorporando de forma cada vez más creciente como fuente de energía eléctrica principal o secundaria en los nuevos edificios domésticos e industriales e incluso en otros elementos arquitectónicos, como por ejemplo puentes.

Las tejas con células fotovoltaicas integradas son también bastante comunes en este tipo de integración.

¿QUÉ DIFERENCIA HAY ENTRE POTENCIA PICO Y NOMINAL EN FOTOVOLTAICA?

En los sistemas fotovoltaicos, la potencia pico hace referencia a la cantidad de kW instalados, mientras que la potencia nominal alude a la potencia del inversor (el equipo eléctrico que transforma la energía generada por los paneles en apta para el consumo).

En principio, la potencia nominal es la que marca el límite (no se puede producir más de lo que el inversor puede convertir). No obstante, las instalaciones fotovoltaicas siempre instalan una potencia pico superior al nominal –más paneles-, para tratar de cubrir el 100% de la capacidad del inversor.

Una planta fotovoltaica estará bien diseñada si la potencia pico –paneles instalados- es la idónea para garantizar que el inversor es capaz de funcionar al 100% de su capacidad en todos los momentos en que se requiere.