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Paneles de energía
solar fotovoltaica

Energía solar fotovoltaica

Energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica transforma la radia­ción solar en electricidad. A veces, se la denomina energía fotovoltaica o energía fotoeléctrica.

Esta transformación se realiza en los paneles solares. Los módulos solares están compuestos de unas fotocélulas con unos materiales semiconductores. Los materiales más habituales son compuestos de silicio.

Las principales ventajas son:

La producción de energía puede ser a gran escala para el consumo en general o a pequeña escala. Cuando es en pequeña escala, normalmente es para pequeñas viviendas, refugios de montaña o sitios aislados.

¿Cuál es la situación actual de la energía fotoeléctrica?

La energía fotovoltaica es la tercera fuente de energía renovable en términos de capacidad global. La energía hidráulica y eólica ocupan la segunda posición.

¿Cómo se transforma la radiación solar en electricidad?

Para transformar la radiación solar en electricidad se utilizan los paneles fotovoltaicos. Un tipo de panel solar. Los paneles están compuestos de células fotovoltaicas. Las células están formadas por un material con electrones sensibles a la radiación solar. Cuando un fotón choca contra un átomo de silicio salta un electrón generando una corriente eléctrica.

Las instalaciones fotovoltaicas pueden ser montadas en el suelo, en la azotea, en la pared o flotantes. El soporte puede ser fijo o usar un seguidor solar para estar siempre orientados al sol.

Silicio, el material que convierte radiación solar en electricidad

El silicio es el material con el que se fabrican la mayor parte de las células fotovoltaicas.

La fabricación de las células fotovoltaicas es un proceso costoso, tanto económicamente como en tiempo.

El silicio es un material muy abundante en la Tierra. Sin embargo, el procesamiento del silicio es laborioso y com­plicado.

Mediante unos procesos muy complicados se elaboran lingotes de silicio. Después, de estos lingotes se cortan las obleas (células fotovoltaicas).

En la actualidad se están preparando otros materiales de mayor ren­dimiento.

¿Cuál es su eficiencia energética?

Los módulos fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una gama concreta de frecuencias de la luz. De todos modos, en general no puede cubrir toda la gama solar. En concreto, la luz ultravioleta, infrarroja y baja o difusa no se convierten.

Energía solar fotovoltaicaSi los paneles solares se iluminaran con luz monocromática se podrían obtener eficiencias muy superiores.

Por tanto, otro concepto de diseño es la de dividir la luz en diferentes longitudes de onda. Una vez separadas, dirigirlas hacia diferentes células sintonizadas en estos rangos. Esto ha sido proyectado para ser capaz de elevar la eficiencia en un 50%.

Actualmente, la tasa mejor de conversión de la luz solar en energía fotovoltaica es de alrededor de 21,5%.

¿Cuáles son los usos y aplicaciones de la energía solar fotovoltaica?

La principal aplicación es la producción de electricidad a partir de la radiación solar.

Los sistemas fotovoltaicos varían desde sistemas pequeños hasta grandes centrales eléctricas.

Los pequeños suelen ir montados en el techo o integrados en edificios con capacidades desde unas pocas hasta varias decenas de kilovatios. Las grandes centrales eléctricas a pueden generar cientos de megavatios.

Las principales técnicas y usos de esta tecnología son las siguientes:

  • Sistemas integrados en tejados y edificios.  Los sistemas fotovoltaicos de los tejados se suelen adaptar a los edificios existentes. Generalmente van montados sobre la estructura del techo existente o en las paredes existentes.
  • Colector solar fotovoltaico térmico híbrido.Estos sistemas son sistemas que convierten la radiación solar en energía térmica y eléctrica.
  • Concentrador fotovoltaico. Los concentradores utilizan lentes y espejos curvos para enfocar la luz solar en células solares pequeñas. De este modo se consigue una potencia fotovoltaica mucho mayor.
  • Electrificación rural. Este tipo de aplicación solar se utiliza en aldeas rurales donde las líneas eléctricas están muy alejadas de la población.
  • Centrales eléctricas. Estas centrales son granjas solares para obtener una alta producción de potencia eléctrica.
  • Solar flotante. Los sistemas de energía solar flotante se instalan en sitios donde hay poca superficie de tierra disponible. Los paneles solares, en este caso, se encuentran flotando en una superficie acuática como en un pantano, lago, etc.
  • Sistemas independientes. El ejemplo más claro de estos sistemas son las calculadoras solares.
  • En transporte. Utilizada para obtener potencia motriz.
  • Telecomunicaciones y señalización.
  • Aplicaciones de naves espaciales.

Instalaciones aisladas y conectadas a la red

Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones fotovoltaicas:

  • Instalaciones fotovoltaicas de conexión a red. La energía que se produce se utiliza íntegramente para la venta a la red eléctrica de distribución.
  • Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red. Se utilizan para autoconsumo. Puede ser en una vivienda aislada, una estación repetidora de tele­comunicación, u otros lugares remotos. Permite obtener electricidad, bombeo de agua para riego, etc.

Energía solar fotovoltaica

Sistemas aislados

Dentro de los sistemas no conectados a la red existen infinidad de aplicaciones. Por ejemplo,

  • En pequeños aparatos como calculadoras.
  • Alumbrado público.
  • Motores eléctricos.
  • Automóviles y aviones.

Sistemas conectados a la red

Dentro de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red existen las plantas de energía solar fotovoltaica. También recibe el nombre de parque solar.

Un parque solar es una gran planta de generación de energía. Está diseñado para la venta de su producción a la red eléctrica. También se le conoce como una granja solar, especialmente si está ubicada en áreas agrícolas.

Resumen

La energía solar fotovoltaica es la electricidad obtenida a través de la energía solar. Es considerada una energía renovable. No genera gases ni contribuye al cambio climático.

La transformación de radiación solar en energía eléctrica se realiza en los paneles solares.

Existen dos tipos de instalaciones: aisladas y conectadas a la red. Las instalaciones aisladas generan electricidad para su consumo propio. Las instalaciones conectadas a la red suministran la electricidad a la red eléctrica.

    Referencias

    1. Roper, L. David. World Photovoltaic Energy
    2. Swanson, R. M. (2009). Photovoltaics Power Up
    3. «Photovoltaic Effect»  Mrsolar.com
    4. «The photovoltaic effect»  Encyclobeamia.solarbotics.net.
    5. «La fotovoltaica ya se codea en costes con la nuclear». El periódico de la energía.
    6. "Renewables 2019". IEA. Retrieved 26 January 2020.
    7. "PV report 2019" (PDF). Fraunhofer ISE.
    Autor:

    Fecha publicación: 18 de diciembre de 2009
    Última revisión: 23 de mayo de 2020