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Paneles de energía
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Instalación de energía solar térmica

Planta de energia solar
Termoeléctrica

Panel solar

Panel solar

Un panel solar es un elemento de las instalaciones solares. Su función es aprovechar la energía solar. También se le puede llamar módulo solar.

Existen paneles solares para la energía fotovoltaica y para la energía térmica. De este modo, distinguimos:

En ambos casos, su objetivo es la producción de energía mediante energías renovables.

Paneles fotovoltaicos

El panel fotovoltaico está diseñado para la producción de electricidad. Se utilizan para instalaciones fotovoltaicas. Los paneles convierten la radiación del Sol en energía eléctrica gracias al efecto fotovoltaico.

Panel solar

Normalmente, este tipo de panel solar está compuestos por silicio. Aprovecha la energía de los fotones presentes en la luz para hacer saltar un electrón del silicio. La suma de varios electrones provoca una corriente eléctrica.

Estos paneles solares generan electricidad en forma de corriente continua. Pueden ir con conversores de corriente para obtener corriente alterna.

¿Cómo funciona un panel fotovoltaico?

Un panel fotovoltaico funciona gracias al efecto fotovoltaico. Cuando una célula fotovoltaica recibe la luz solar provoca que que salte un electrón. La suma de estos electrones generan una corriente eléctrica. La electricidad.

Materiales utilizados

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

De acuerdo con la configuración del silicio las placas fotovoltaicas pueden ser:

  • Los paneles solares policristalinos. El silicio policristalino tiene un menor porcentaje de conversión, pero a un costo reducido.
  • Los paneles monocristalinos.
  • Las placas solares de capa fina.

Técnica de construcción de un panel solar

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.

Los juegos de paneles solares pueden producir electricidad para lugares aislados que tienen buena iluminación.

El cristal se corta en pequeños discos. Se pule para eliminar el peligro de corte. Los dopantes se insertan en los discos. 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.

Los paneles solares están construidos con estas células cortadas en formas apropiadas. 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).

Conexiones eléctricas

Las conexiones eléctricas se realizan en serie-paralelo para determinar el voltaje de salida total.

La capa protectora debe ser un conductor térmico. La célula entra cuando absorbe la energía infrarroja del sol que no se convierte en energía eléctrica. Como el calor de la celda reduce la eficiencia operativa, es deseable reducir este calor.

¿Cuántas células fotovoltaicas tiene un panel solar?

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

Para recibir la mayor cantidad de energía, los paneles solares deben dirigirse directamente al sol.

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. Une 36 células solares para obtener una tensión de salida de 12V. Recomendables en instalaciones aisladas pequeñas.
  • 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. Se utilizan sobre todo en instalaciones de conexión a la red eléctrica.

Colectores solares

Panel solarLos colectores solares forman parte de las instalaciones de energía solar térmica

Su función es aprovechar la energía caloríficadel sol para calentar un líquido. Para ello, se aplican las leyes de la termodinámica.

Las aplicaciones principales son:

  • Obtener agua caliente sanitaria.
  • Proporcionar calor para un sistema de calefacción.
  • Centrales térmicas. Producción de electricidad.

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: Colector solar plano, Colector de tubos de vacío.
  • Colectores de alta temperatura: Concentradores solares de espejo parabólico, espejos planos (o lentes Fresnel lineales).
  • Colectores de muy alta temperatura. A veces horno solar. Actualmente se hace con campos de espejos planos orientables.

Factores que afectan la eficiencia de las fotocélulas 

Las características estructurales de las células solares provocan una disminución en el rendimiento de los paneles al aumentar la temperatura.

La atenuación parcial del panel provoca una caída en el voltaje de salida. Esta atenuación se debe a pérdidas en el elemento apagado, que comienza a actuar como una carga parasitaria. Este problema puede eliminarse instalando un bypass en cada fotocélula del panel.

En tiempo nublado, en ausencia de luz solar directa, los paneles que usan lentes para concentrar la radiación se vuelven poco eficaces. En estos casos, el efecto de la lente desaparece.

A partir de las características operativas del panel fotovoltaico se puede ver que para lograr la máxima eficiencia. Para ello, se requiere la selección correcta de la resistencia de carga.

Por esta razón, los paneles solares fotovoltaicos no están conectados directamente a la carga. Utilizan un controlador para controlar los sistemas fotovoltaicos. El controlador garantiza un funcionamiento óptimo de los paneles.

¿Cuál es la vida útil de las placas solares?

La norma general indica que la vida útil de un panel solar es de 25 años. 

Por norma general la potencia de un panel fotovoltaico se reduce un menos de 1% cada año por la degradación de sus células fotovoltaicas. Por lo tanto, la potencia de un panel 25 años después será de superior al 75%.

Los módulos solares actuales, con mejor tecnología y mejores técnicas de fabricación, tienen una mejor aún más resistencia.

Para el silicio monocristalino la tasa de degradación es inferior al 0.5%. Para paneles fabricados antes de 2000, y menos del 0.4% para paneles fabricados después de 2000.

Eso significa que un panel fabricado hoy debería producir 92 % de su poder original después de 20 años.

Sin embargo, con un mantenimiento adecuado, estos números se pueden mejorar.

¿Por qué se degradan los paneles solares?

La vida de una placa solar depende de su degradación. La principal causa de degradación de un panel solar es el clima.

Los módulos de silicio cristalino ubicados en climas extremos muestran tasas más altas de degradación. Para climas muy fríos, los paneles sometidos a fuertes vientos y cargas de nieve son los que más sufren.

Por otro lado, los paneles en climas similares instalados en una fachada, eliminando la carga de nieve, tienen tasas de degradación muy bajas.

En el otro extremo, los paneles solares en climas desérticos exhibieron grandes bajadas en la producción a lo largo del tiempo. Esta disminución está cerca del 1% por año, principalmente debido a los altos niveles de exposición a los rayos ultravioleta.

Los paneles en climas más moderados (como el norte de los Estados Unidos) tenían tasas de degradación tan bajas como 0.2% por año. Esos paneles podrían retener el 96% de sus capacidades de producción después de 20 años.

¿Estás pensando en comprar paneles solares?

Antes de realizar una instalación de paneles solares debes plantearte las siguientes preguntas:

¿Tienes un tejado que pueda soportar paneles solares?

Puede que tengas el tejado cubierto de sombra la mayor parte del día durante todo el año. En este caso es posible que no tengas una "ventana solar" lo bastante favorable como para justificar los costos de los paneles.

Si tienes un tejado con luz solar adecuada para trabajar la estructura debe estar bien.

Por último, imagina el futuro de tu jardín. Si el tejado no está obstruido ahora, pero acabas de plantar un batallón de robles frondosos, podrías encontrarse con problemas unos años más adelante.

¿Has hecho todo lo posible para mejorar la eficiencia?

La cantidad de energía solar que necesita producir depende de la cantidad que use. Comience con una auditoría energética. Además, busque datos sobre eficiencia antes de elaborar planos.

¿Qué tipo de energía solar tiene sentido?

Las dos tecnologías solares dominantes para elegir son la fotovoltaica y la energía solar térmica.

Una inversión termosolar puede ser adecuada para:

  • Viviendas con un alto consumo de calefacción.
  • Viviendas en que el combustible para la calefacción es caro.

¿Cómo se conecta a la red?

Los detalles varían según el lugar donde viva.

Cada vez que se conecta con una empresa de servicios públicos, hay mucha logística que resolver. ¿Tienes que pagar una tarifa? ¿Cuánto tiempo tarda la utilidad en engancharte? Una vez que esté conectado, ¿cómo y cuándo se le acreditará la electricidad que genera?

¿Es confiable tu instalador?

Esto se aplica cada vez que contratas a alguien. La energía solar combina la logística de un proyecto de mejoras para el hogar con los riesgos del trabajo eléctrico. Las credenciales y referencias son importantes.

Ejemplos de uso de placas solares

  • Electrónica portátil. Para proporcionar electricidad y / o recargar baterías de diversos productos electrónicos de consumo.
  • Coches eléctricos. Para recargar coches eléctricos.
  • Energía para edificios. Los paneles solares de gran tamaño, como los colectores solares, se usan ampliamente en regiones tropicales y subtropicales con una gran cantidad de días soleados.
  • Uso en el espacio. Las baterías solares son una de las principales formas de generar energía eléctrica en las naves espaciales. Estas baterías funcionan durante mucho tiempo sin el consumo de ningún material. Al mismo tiempo son ecológicas, a diferencia de las fuentes de energía nuclear y de radioisótopos.

Resumen

Un panel solar es un elemento de una instalación solar. Su función es captar la radiación solar y convertirla en:

  1. Energía eléctrica. Paneles fotovoltaicos.
  2. Energía térmica. Colectores solares.

Los paneles fotovoltaicos pueden estar conectados a la red o a una batería. Las instalaciones conectadas a una batería son instalaciones aisladas.

La vida útil de los paneles solares es de unos 25 años. Ésta depende sobretodo del mantenimiento y del clima.

Referencias

Autor:

Fecha publicación: 16 de julio de 2015
Última revisión: 17 de mayo de 2020