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Paneles de energía
solar fotovoltaica

Placas solares para la producción de calor y electricidad

Placas solares para la producción de calor y electricidad

Un panel solar (o placa solar) es un dispositivo que captura la energía radiante del sol y la convierte en otra forma de energía utilizable. Existen dos tipos principales de paneles solares: fotovoltaicos y térmicos.

Un panel solar fotovoltaico está compuesto por celdas solares fotovoltaicas que contienen materiales semiconductores capaces de convertir la luz solar en electricidad. Estas celdas absorben los fotones de luz solar y liberan electrones, generando así una corriente eléctrica de corriente continua (CC). Las placas fotovoltaicas se utilizan para producir electricidad y se pueden encontrar en sistemas residenciales, comerciales e industriales.

Por otro lado, un panel solar térmico está diseñado para aprovechar la energía térmica del sol y calentar agua u otros fluidos. Estos paneles térmicos están compuestos por colectores solares que absorben la energía solar y transfieren el calor al agua o al fluido circulante. Los paneles solares térmicos se utilizan principalmente para calentar agua en aplicaciones residenciales, comerciales e industriales, y pueden contribuir significativamente a la reducción del consumo de energía convencional para el calentamiento de agua.

Paneles fotovoltaicos: generación eléctrica

Los paneles fotovoltaicos están diseñados para la producción de electricidad. Este tipo de paneles está compuesto por pequeñas celda solares que convierten la radiación del Sol en energía eléctrica gracias al efecto fotovoltaico.

Placas fotovoltaicas

Este tipo de placa solar está compuesto por materiales semiconductores que normalmente son derivados del silicio. Los paneles se construyen interponiendo dos capas de silicio en las que cada una está tratada de una forma especial para generar un campo eléctrico.

Cuando un fotón de la luz impacta contra estas capas hace saltar un electrón de un átomo de silicio. Los electrones sueltos fluyen en la misma dirección generando una corriente eléctrica debido al campo eléctrico creado.

Los paneles solares fotovoltaicos generan electricidad en forma de corriente continua y habitualmente van compañadps de conversores de corriente para obtener corriente alterna.

Materiales utilizados

En general las celdas solares están compuestas por silicio cristalino o arseniuro de galio. Los cristales de arseniuro de galio se crean para estos usos, mientras que los cristales de silicio también se producen para el consumo de la industria de la microelectrónica. 

Dependiendo de la configuración del silicio de las celdas solares, las placas fotovoltaicas se clasifican en policristalinas, monocristalinas y placas solares de capa fina. Las principales diferencias entre ellas son el coste y la eficiencia.

Técnica de construcción

Una celda de silicio de 6 cm expuesta a una luz directa de 1 AU puede producir una corriente de 0,5 amperios a 0,5 voltios. El arseniuro de galio es aún más eficiente que el silicio.

El cristal se corta en pequeños discos y se pule para eliminar el peligro de corte. Luego, se insertan los dopantes en los discos y los controladores metálicos se depositan en cada superficie: un pequeño conector en la superficie que mira al sol y un conector en el otro lado.

Las placas solares están construidos con estas células cortadas en formas apropiadas. Ademnás, están protegidas contra la radiación y otros daños al aplicar una capa de vidrio y cementadas sobre un sustrato (ya sea un panel rígido o flexible).

Las conexiones eléctricas se realizan en serie-paralelo para determinar el voltaje de salida total y deben tener una capa protectora debe ser un conductor térmico.

Células fotovoltaicas que component un panel solar

Aunque cada célula fotovoltaica proporciona poca cantidad de energía, un conjunto de células solares puede generar suficiente energía para ser útil.

Las configuraciones más habituales de células solares son las siguientes

  • Paneles solares de 36 células: este tipo de panel es el más compacto del mercado y la opción más recomentdada en instalaciones aisladas pequeñas. Las 36 células solares para generan una tensión de salida de 12 voltios.

  • Paneles solares de 60 células. Utiliza 60 células solares para obtener una tensión de salida superior a 24 V.

  • Paneles solares de 72 células. Este tipo de módulo fotovoltaico conecta 72 células solares para obtener una tensión superior a 24V y se utilizan principalmente en instalaciones de conexión a la red eléctrica.

Colectores solares: generación de calor

Los colectores solares forman parte de las instalaciones de energía solar térmica

Colectores solares en tejadoSu función es aprovechar la energía calorífica del sol para calentar un líquido.

Este tipo de panel solar funcionan haciendo circular un fluido dentro de él. El panel capta la energía calorífica del sol. Este fluido, se calienta al circular por dentro del colector.

Tipos de colectores solares

Existen diferentes tipos de colectores solares. Su uso depende de la aplicación donde se va a usar:

  • Colectores de baja temperatura: los tipos más habituales son los colectores solares planoes y los colectors de tubos de vacío.

  • Colectores de alta temperatura: normalmente son concentradores solares de espejo parabólico, espejos planos (o lentes Fresnel lineales).

  • Colectores de muy alta temperatura utilizados en centrales solares térmicas. Actualmente se hace con campos de espejos planos orientables que dirigen la radiación solar en un mismo punto focal.

Ejemplos de usos y aplicaciones

La instalación de paneles solares ofrece la capacidad de generar electricidad o calor, lo que amplía sus posibilidades de uso en una variedad de aplicaciones.

Placas solares para la producción de calor y electricidadA continuación, presentamos ejemplos de aplicaciones de placas solares fotovoltaicas:

  1. Electrónica portátil: Los paneles solares se utilizan para suministrar electricidad y recargar baterías en dispositivos electrónicos de consumo, como calculadoras y dispositivos portátiles.

  2. Carga de vehículos eléctricos: Los automóviles eléctricos pueden cargar sus baterías con energía solar. Esto se puede lograr mediante paneles solares incorporados en el vehículo o en estaciones de carga.

  3. Energía para edificios: En regiones tropicales y subtropicales con abundante luz solar, los paneles solares de gran tamaño, como los colectores solares, se utilizan para abastecer de energía a edificios y viviendas.

  4. Aplicaciones espaciales: Las naves espaciales emplean baterías solares como fuente principal de generación eléctrica. Estas baterías son altamente eficientes y sostenibles, en contraste con las fuentes de energía nuclear y radioisótopos.

Las aplicaciones principales de los colectores solares son:

  1. Agua caliente sanitaria: Los colectores solares se emplean para calentar agua utilizada en hogares y edificios, reduciendo así la necesidad de sistemas de calentamiento convencionales.

  2. Sistemas de calefacción: Proporcionan calor para sistemas de calefacción en viviendas y edificios, lo que disminuye la dependencia de fuentes de calor tradicionales.

  3. Producción de electricidad a gran escala: En centrales térmicas de vapor, los colectores solares se utilizan para generar electricidad a gran escala, aprovechando la radiación solar como fuente de calor.

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Fecha de publicación: 16 de julio de 2015
Última revisión: 25 de octubre de 2023