La energía solar fotovoltaica transforma la radiación solar en electricidad. A veces, se la denomina energía fotoeléctrica.
Esta transformación se realiza en los paneles solares. Los módulos solares están compuestos de unas fotocélulas con unos materiales semiconductores que normalmente son compuestos de silicio.
Las principales ventajas de ese tipo de energía renovable son:
Los paneles solares fotovoltaicos no emiten gases de efecto invernadero. Su uso no contribuye al cambio climático y permite un desarrollo sostenible de la producción de electricidad.
No requiere combustible y se alimenta únicamente de la radiación del Sol, por esta razón se considera energía renovable.
Su dimensionamiento es escalable y, por lo tanto, resulta fácil añadir o quitar módulos según la demanda energética.
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.
Actualmente, la energía solar fotovoltaica es la tercera fuente de energía 100% renovable más utilizada en términos de electricidad generada. La energía hidráulica y eólica son las fuentes de energía renovable que ocupan la primera y segunda posición.
¿Cómo se convierte la energía solar en electricidad?
La conversión de energía solar en electricidad se realiza en las plantas fotovoltaicas.
Para ello se utilizan los paneles fotovoltaicos o placas fotovoltaicas que están compuestas por un conjunto de células fotoeléctricas (también llamadas células fotovoltaicas). Las células están formadas por un material con electrones sensibles a la radiación solar.
Cuando los fotones de la luz solar chocan contra las células fotovoltaicas provocan el movimiento de estos electrones generando una corriente eléctrica. Este mecanismo se llama efecto fotovoltaico que es el efecto que transforma la energía solar en electricidad.
Las instalaciones fotovoltaicas pueden ser montadas en el suelo, en la azotea, en la pared o flotantes en el agua. El soporte puede ser fijo o usar un seguidor solar para estar siempre orientados al Sol y aumentar su rendimiento.
¿Cuál es la eficiencia de las placas fotovoltaicas?
Actualmente, la tasa mejor de conversión de la luz solar en energía fotovoltaica es de alrededor de 21,5%.
Dependiendo de la construcción, los módulos fotovoltaicos pueden producir electricidad a partir de una gama concreta de frecuencias de luz. De todos modos, en general no puede cubrir toda la gama solar. En concreto, las células fotoeléctricas no pueden convertir en electricidad a la luz ultravioleta, infrarroja y baja o luz difusa.
Una forma de aumentar la eficiencia de los paneles solares sería iluminándolos con con luz monocromática se podrían obtener eficiencias muy superiores.
Por tanto, otro concepto de diseño es el de dividir la luz en diferentes longitudes de onda. Una vez separadas, dirigirlas hacia diferentes células sintonizadas en estos rangos. Un sistema fotovoltaico de este tipo es capaz de elevar la eficiencia eléctrica en un 50%.
Ejemplos de usos de la energía fotovoltaica
La finalidad de los sistemas fotovoltaicos es la producción de electricidad que se puede utilizar en múltiples aplicaciones. A continuación presentamos algunos ejemplos:
Generación de energía eléctrica a gran escala. Existen grandes centrales eléctricas conectadas directamente a la red eléctrica que pueden generar cientos de megavatios. Sin embargo, estas granjas solares se construyen mediante concentradores solares y funcionan como una central de energía térmica.
Sistemas integrados en tejados y edificios: Estos sistemas pueden ser para autoconsumo eléctrico pero también pueden estar conectados a la red pública.
Electrificación rural. Este tipo de aplicación solar se utiliza en aldeas rurales donde las líneas eléctricas están muy alejadas de la población.
Alumbrado de calles y carreteras.
Sistemas independientes para alimentar pequeños dispositivos como calculadoras, cargadores de móvil solares, etc.
En transporte: algunos vehículos eléctricos tienen integrados sistemas solares para accionar un motor eléctrico y obtener potencia motriz.
Torres de comunicaciones y señalización que utilizan aparatos eléctricos que no consumen grandes cantidades de energía eléctrica y que resulta complicado conectarlos a la red de distribución eléctrica.
Uso en naves espaciales y estaciones espaciales ya que en el espacio las fuentes de energía disponibles son escasas.
Sistemas para el bombeo de agua.
¿Cuáles son los dos tipos de sistemas fotovoltaicos?
Los sistemas fotovoltaicos pueden ser de dos tipos distintos:
Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica pública.
Sistemas fotovoltaicos aislados de red. Este tipo de sistemas se utilizan para autoconsumo y se puede utilizar en viviendas aisladas, iluminación de carreteras u otros lugares remotos.
Dentro de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red existen las grandes plantas fotovoltaicas o parques solares.
¿Cómo funciona en instalaciones más pequeñas? Cuando la energía producida es más alta que las propias necesidades, la alimentación eléctrica del edificio se realiza con la propia energía. En este caso, el excedente es inyectado a la red eléctrica.
En caso de baja radiación solar (por ejemplo, de noche) la alimentación eléctrica del edificio se realiza a través de la red eléctrica.
