Paneles solares fotovoltaicos: cómo funcionan

Últimamente oímos hablar mucho de la energías renovables como una de las soluciones a los graves problemas medioambientales a los que nos enfrentamos, entendiendo que pueden ser sustitutivo perfecto a los combustibles fósiles y contaminantes para lograr tener un planeta más limpio. 

El debate está muy abierto: por un lado, tenemos a los ecologistas y los progresistas defendiendo la causa de la energía limpia; por otro, los grupos de presión de las empresas petroleras luchando por su propio interés, apoyándose en sectores que opinan que la energía fotovoltaica en particular, y las fuentes de energía renovables en general, causan de daño a los espacios naturales.

Piense cada uno lo que piense, lo que es innegable es que el funcionamiento de estas tecnologías alternativas es un gran valor, lo es ahora y lo será más en el futuro.

A continuación, en este artículo vamos a explicar como funcionan paneles solares fotovoltaicos.

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LA CÉLULA FOTOVOLTAICA

La parte más pequeña de un sistema fotovoltaico es la célula fotovoltaica, se basa en que un principio físico para transformar la energía producida por la irradiación de la luz solar en electricidad.

La capacidad de estas células consiste básicamente en variar sus características eléctricas en función de la exposición a la luz, generando la producción de energía para uso y consumo humano. Cada célula tiene un tamaño de unos doce centímetros aproximadamente y por lo general están hechas de material cristalino y silicio u otro material que sea semiconductor. 

MÓDULO FOTOVOLTAICO

Consiste en la unión de numerosas células lo que da lugar a un módulo fotovoltaico, cuando unimos entre sí varios módulos, formamos un panel o sistema fotovoltaico. 

La evolución tecnológica en el campo de estas energías renovables ha posibilitado la construcción de módulos fotovoltaicos de mayor tamaño, por lo que la construcción de paneles se ha ido abandonando paulatinamente. 

Las células están conectadas entre sí por unas tiras metálicas especialmente fabricadas para ello, así se forman los circuitos que consiguen producir la energía.

Esta unión de células por sí sola no es suficiente para construir un módulo, solamente forman su “corazón” por lo que se recubren por ambos lados con vinilo y acetato de etileno, este compuesto se polimeriza a ciento cincuenta grados centígrados en lo que llamamos el laminador. 

A su vez, las capas de etileno se cubrirán con vidrio en la parte del módulo que luego se va a exponer al sol y con un material llamado tedlar que es un plástico aislante en el lado opuesto, es decir, el que no va a tener contacto con el sol. Después el módulo se enviará al laminador, que es el mecanismo que facilita la compresión y polimerización de E.V.A con lo que ya está listo para su correcta instalación instalación.

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CÓMO SE COLOCAN LOS MÓDULOS

El módulo o sistema se expone entonces directamente al sol, normalmente en los tejados de los edificios en campos abiertos: la orientación de las placas, lógicamente es muy importante en la fase de colocación, ya que deben orientarse para que reciban la mayor cantidad de sol y luz posible durante el día.

Después de instalar los módulos se conectan todos los componentes necesarios para su correcto funcionamiento: el inversor es un dispositivo que hace posible convertir la corriente eléctrica continua que se crea en el panel en corriente alterna y que a través de unos cables especiales, se transmite a la vivienda. 

Un problema que se nos puede dar a la hora de colocarlos es el de la rotación de la tierra, lo que inevitablemente va a suponer una desorientación de los paneles con respecto a la posición del sol. Para superar este gran problema, disponemos de dispositivos que se pueden conectar al sistema y que actuarán en función de la rotación para que la superficie de las placas obtengan la mayor cantidad de sol posible. Aunque esto eleva el precio, con ello conseguiremos un mayor rendimiento de nuestra instalación. El nombre de estos dispositivos es el de seguidores solares y cada día son más utilizados. 

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INDEPENDIENTES

Nos estamos refiriendo a los sistemas que están diseñados para dar energía a un solo usuario, estos paneles producen y almacenan energía sin interacción con la red eléctrica y sin que ninguna empresa intervenga.

Normalmente cuando hablamos de este tipo de paneles, nos referimos a una vivienda, pero no tiene por qué ser así, también pueden estar instalados en un barco o en una autocaravana.

La producción de energía de estos paneles puede ser, según el momento del día o la climatología, muy productiva o poco o nada productiva, por eso disponen de un acumulador, que no es más que un conjunto de baterías que almacenan la electricidad que se haya producido en exceso pudiendo usar ese excedente en momentos en los que no haya producción como por ejemplo la noche o simplemente en días nublados donde las placas solares no producen apenas electricidad.

A estos sistemas se les conecta un regulador de carga que cuya función es estabilizar los flujos de energía: el dispositivo tiene la capacidad de medir la producción de electricidad y la que ya está almacenada en el acumulador, y teniendo en cuenta estos datos hace divisiones en los paneles solares para que estos funcionen al máximo rendimiento posible, excluyendo del flujo las baterías que ya están agotadas o cargadas del todo a la vez que impiden que las secciones de los placas solares funcionen en condiciones de baja entrada de energía mediante la descarga del acumulador.

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CONECTAR A LA RED El SISTEMA FOTOVOLTAICO

Los sistemas o instalaciones que están conectadas a la red eléctrica se llaman grid connect,  y se diferencian de las instalaciones independientes en que no están aisladas del circuito eléctrico nacional.

Básicamente, la diferencia de estas con las del apartado anterior es que en estas instalaciones, el exceso de energía, en vez de almacenarse en las baterías de un acumulador, transporta esa energía a la red eléctrica, con lo que el propietario de las placas solares fotovoltaicas recibe un compensación económica, es decir, vende el excedente de energía.

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INTEGRADOS ARQUITECTÓNICAMENTE

En este último punto vamos a hablar de los sistemas fotovoltaicos que están integrados en un edificio, el objetivo es evitar los inconvenientes estéticos que muchas veces acompañan a este tipo de instalaciones. Estos sistemas integrados, realmente lo que hacen es que el propio edificio sea el sistema, integrando las instalaciones en los techos o en las paredes, todo ello “escondiéndolas” para que no haya ninguna diferencia con edificio tradicional. De hecho, en la práctica, es aspecto de estos edificios es vanguardista y moderno.

El precio de este tipo de edificios, lógicamente es bastante más elevado que el de un edificio convencional, ya que requieren un proyecto complejo como la preparación de la cubierta del edificio y el gasto que suponen los soporte que sostienen las placas fotovoltaicas, pero a la larga serán rentables, ya que además de ahorrarse la factura de la luz, pueden vender el excedente de energía, por lo que si se dispone de suficiente presupuesto, es una opción muy recomendable y con vistas puestas en el futuro.

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CONCLUSIONES

Desde su aparición, el tema de las energías limpias o renovables ha sido motivo de debates, involucrando en ello a la comunidad científica, las empresas del sector y a la opinión pública, cada uno con sus razones.

Técnicamente hablando, podemos afirmar que la energía fotovoltaica es totalmente eficaz, tiene una producción aceptable y en crecimiento constante y además cuenta con el apoyo opinión pública, sobre todo por ser una fuente de energía no contaminante. Pero tiene sus detractores, sobre todo dentro de las empresas de energía basadas en combustibles fósiles y todo el mundo y trabajadores de estas empresas, ya que una buena parte de la población vive directa o indirectamente de estas empresas.

Cada uno puede tener su idea, pero la realidad es que el Sol está ahí, y no aprovechar su energía parece un poco estúpido. Quizás un gran inconveniente de este tipo de instalaciones sea el precio de la inversión inicial, pero está claro que a todos nos gustaría no pagar la factura de la luz e incluso que nos pagasen algo de dinero al final de mes por la energía que nuestro edificio produce y no necesita.

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