¿Cómo Funcionan las Placas Solares?
Uno de los más grandes avances en cuanto a la energía solar, sin lugar a dudas, ha sido el desarrollo que con el paso del tiempo han tenido los paneles o placas solares, pues a día de hoy son mucho más eficientes, pues además de producir energía limpia, permiten obtener un ahorro considerable tanto en luz como en gas y contribuir a conservar el medio ambiente.
Introducción a las Placas Solares
Breve Historia de la Energía solar fotovoltaica
El efecto fotovoltaico fue reconocido por el físico francés Alexandre-Edmond Becquerel en el año 1839, pero la primera célula solar fotovoltaica se fabricó en 1883, su creador fue Charles Fritts quien utilizó un recubrimiento de pan de oro en una muestra de selenio semiconductor para lograr formar la unión.
Albert Einstein en 1921 recibió el premio Nobel, por lo que se convirtió en la base teórica y práctica del efecto fotoeléctrico, que es el fundamento de cómo se convierte la energía solar en electricidad.
La Relevancia de la Energía Solar Hoy
Debido a los efectos causados por la contaminación del ambiente, se ha desarrollado a nivel mundial una profunda preocupación por encontrar fuentes de energías alternativas que tengan un alto nivel de eficiencia y que estén en armonía con la naturaleza.
Entre estas fuentes se encuentra la energía fotovoltaica, la cual representa una opción viable para la producción de electricidad, posicionando a nivel mundial por su versatilidad
Principios Básicos de las Placas Solares
La Ciencia Detrás de la Energía Solar
La ciencia y sus investigadores han permitido el desarrollo de las placas solares, las cuales se componen de un revestimiento antirreflectante en la parte superior y de capas de células fotovoltaicas de silicio, quienes tiene la función de convertir la luz solar en electricidad.
Es decir, en energía de corriente continua, la cual producirá un flujo de corriente a las baterías y posteriormente a los inversores para transformarla en corriente alterna para que pueda ser apta para el consumo del hogar.
Conversión de Luz en Electricidad
La conversión de la luz solar a electricidad se produce después que esta es almacenada, en este momento el inversor se encarga de tomar dicha energía y transformarla en corriente alterna, la cual puede usarse perfectamente para alimentar el consumo energético de una vivienda o de una empresa; aprovechando con ello de manera eficiente y sobre todo muy efectiva la energía que producen los paneles solares.
El Papel del Silicio en las Placas Solares
Es importante recordar que el silicio es un mineral semiconductor que ayuda a absorber la mayor cantidad de radiación solar, razón por la cual es el más usado en las placas solares fotovoltaicas y en los productos electrónicos que existen en la actualidad.
Este material permite transformar la energía de los fotones que se encuentran en la luz solar en electrones; es decir, en energía eléctrica.
Tipos de paneles solares
Básicamente, existen los siguientes tipos de paneles solares.
Paneles Solares Monocristalinos
Son aquellos paneles que se forman a partir de obleas de silicio, las cuales son cortadas de un bloque largo y redondo y tienen la más alta pureza, de allí que se destaque su color negro; este tipo de panel cuenta con índices muy altos de eficiencia, son muy potentes, tienen larga vida útil y su tamaño se adapta perfectamente a cualquier tipo de vivienda.
Paneles Solares Policristalinos
Estos paneles son azul claro y se fabrican de forma distinta de los paneles monocristalinos, pues una vez fundido el silicio en bruto, se vierte en un molde y se espera a que el silicio enfríe para que se cristalice y pueda ser cortado en láminas cuadradas perfectas.
Si bien son menos eficientes que los paneles monocristalinos, tienen buena potencia y su uso se recomienda en lugares donde el clima no sea muy cálido.
Paneles Solares de Película Delgada
Este tipo de paneles tienen la particularidad en que la disposición de las capas de semiconductores es muy delgada (micrómetros), las cuales se encuentran sobre materiales que sirve de respaldo, constituyendo con ello el cuerpo del módulo fotovoltaico.
Los materiales de su composición generan electricidad a partir de la radiación emitida por los rayos de sol.
Componentes de un Sistema de Placas Solares
El Panel Solar
Es el componente principal de un sistema fotovoltaico, el cual tiene la función de transformar la radiación solar en energía eléctrica mediante un proceso de efecto fotoeléctrico. Están fabricados por semiconductores de silicio, pueden ser monocristalinos o policristalinos y son muy potentes.
Células Solares y su Funcionamiento
Las células fotovoltaicas clásicas tienen una estructura basada en dos capas, una positiva (N) y una negativa (P), cuyo circuito lo forman 2 capas de dióxido de silicio y aluminio, con superficie antirreflectante para lograr la absorción de la luz del sol.
El fotón que emite la luz solar se transforma al ponerse en contacto con la capa negativa, librando un electrón, el cual será transportado por el circuito para producir energía eléctrica.
El Inversor Solar
Es el equipo encargado de convertir la corriente continua y de bajo voltaje que toman los paneles solares y que proviene de la batería, para transformarla en energía, es decir, que una vez que está convertida en corriente alterna o convencional, puede ser aprovechada en el inmueble.
Conversión de CC a CA
Los paneles solares generan corriente continua (CC) y la electricidad que poseen los enchufes de corriente es alterna (CA), por ello es necesario transformarla para que pueda ser usada, debido a que el flujo de la corriente continua va de un polo a otro en un solo sentido; mientras que la corriente alterna los electrones fluyen en ambos sentidos y este es el tipo de electricidad que se utiliza en hogares, negocios y empresas.
Baterías para Almacenamiento de Energía
La energía producida por los paneles se dirige una vez regulada a las baterías, las cuales almacenan la electricidad para que posteriormente pueda usarse en el lugar donde se encuentre el sistema fotovoltaico.
Tecnologías de Almacenamiento de Energía Solar
La tecnología usada en las baterías fotovoltaicas se compone por una o varias celdas electroquímicas, las cuales convierten la energía química en electricidad.
De acuerdo con la tecnología de almacenamiento y el número de voltios que poseen, pueden ser baterías monoblock, baterías AGM y baterías de Gel.
Sistemas de Montaje
Son un elemento de los paneles solares bastante importante, básicamente existen dos tipos de sistemas, aquellos que se montan en el techo del inmueble y los que se utilizan para el suelo. Se consiguen diferentes tipos para los techos, ya que los mismos pueden ser inclinados, planos o con tejas.
Estructuras y Soportes de Placas Solares
Si bien los soportes y las estructuras son componentes pasivos de un sistema fotovoltaico, tienen la función de mantener en su lugar los paneles solares, los cuales están perfectamente diseñados para soportar el peso y las condiciones climatológicas del lugar donde se encuentran.
Instalación de Placas Solares
Evaluación y Preparación del Sitio
Lo primero que debe hacerse es comprobar si se cuenta con el espacio suficiente en el tejado o en el suelo y si este cumple con todas las condiciones para poder instalar las placas solares. De igual manera se debe determinar la cantidad de paneles que se necesitan para cubrir la necesidad energética del inmueble.
Una vez que los expertos como Energía y Calor Extremadura S.L, han realizado la evaluación, es necesario preparar la superficie para poder instalar sin contratiempos las placas solares.
Factores que Afectan la Eficiencia
Entre los múltiples factores que pueden llegar a afectar la eficiencia de las placas solares tenemos: la cantidad de luz que se refleja fuera de la superficie de la célula del panel, la intensidad del sol, la cantidad de nubes que puedan estar presentes y la acumulación de calor que afecta la conectividad de los semiconductores.
De igual manera, las altas temperaturas tienen un impacto importante y negativo en el rendimiento de las placas solares, también la discordancia en los procesos de fabricación de los módulos podría traer consecuencias en la eficiencia debido a que las características eléctricas podrían tener diferencias.
El Proceso de Instalación
El primer paso es hacerse de una propuesta de instalación de paneles solares con base en la necesidad de la vivienda y a un análisis de consumo, posteriormente se solicita a un equipo de profesionales en instalaciones de placas solares como Energía y Calor Extremadura S.L, el estudio previo de la superficie, tipología y orientación de los paneles, para posteriormente presentar en el ayuntamiento todos los requisitos necesarios y abonar los impuestos correspondientes.
Una vez que se han cubierto todos los requisitos, entonces se podrá proceder con la instalación de las placas solares.
Pasos Clave para la Instalación Correcta
El paso a paso de la instalación de paneles solares puede resumirse de la siguiente manera:
- Situar en el lugar correcto los soportes de la instalación fotovoltaica.
- Fijar la cubierta y colocar las placas solares sobre ella.
- Proceder a conectar el inversor eléctrico mediante el uso de conectores MC4 de excelente calidad
- Conectar el inversor al cuadro eléctrico.
- Conectar las baterías.
Eficiencia y Rendimiento de las Placas Solares
Factores que Influyen en la Eficiencia
Son múltiples los factores que influyen directamente en la eficacia de las placas solares, algunos de ellos con incidencia directa como las condiciones climatológicas, la ubicación geográfica, la orientación, la inclinación, la temperatura, la calidad de los paneles, las sombras, las obstrucciones, la calidad de las conexiones, la instalación, el material antirreflejo, el polvo, la humedad, la perdida de energía en la transmisión, entre otros.
Orientación e Inclinación
La orientación de las placas solares, así como su inclinación influye directamente en la eficiencia del sistema, por ello la mejor recomendación es orientarlas hacia el sur para que los rayos lleguen de manera perpendicular y así sacar mayor provecho; de igual manera, la inclinación óptima de las placas debe oscilar entre los 20 y los 40 grados.
Condiciones Meteorológicas y Climáticas
Las condiciones climatológicas deben tomarse muy en cuenta, debido a que la mejor productividad de las placas solares se obtiene alrededor de los 25 °C como temperatura media, lo que conlleva a que en los días nublados disminuya la eficiencia.
De igual manera, la lluvia y el viento son uy influyentes en el desempeño de un sistema fotovoltaico, sobre todo el viento, pues, ocasiona que las placas se desgasten, de allí que es vital que las mismas estén correctamente fijadas.
Mantenimiento y Vida Útil de las Placas Solares
Lo ideal es que las placas solares permanezcan lo más limpias posible para que el rendimiento sea óptimo, de igual manera, es importante revisar las conexiones y el estado de la estructura de forma permanente, para poder determinar si algo no funciona correctamente y evitar que las placas solares se deterioren rápidamente.
Por otra parte, la vida útil de las placas solares dependerá de factores como el cambio climático, la suciedad, su instalación y mantenimiento; sin embargo, los fabricantes garantizan que los materiales son resistentes a las inclemencias del clima aportándoles una vida útil aproximada de 25 años.
Cuidados y Mantenimientos Recomendados
Para que las placas solares tengan una larga vida útil es necesario realizar algunas tareas preventivas, las cuales pueden resumirse de la siguiente manera:
- Limpieza periódica de las placas solares.
- Inspección visual para determinar si existe algún deterioro en la estructura o en la placa.
- Verificación periódica de los soportes.
- Revisión del inversor para garantizar su correcto funcionamiento.
- Mantenimiento de la toma de tierra en la instalación
- Mantenimiento de la instalación interior.
- Revisión técnica del sistema.
Impacto Ambiental y Sostenibilidad
Reducción de Huella de Carbono con Energía Solar
Los paneles solares tienen un impacto ambiental muy bajo debido a que no emiten gases de efecto invernadero ni cualquier otro contaminante atmosférico, por lo que resultan una buena alternativa para generar energía limpia y con ello reducir considerablemente la huella de carbono.
Reciclaje y Manejo de Paneles al Final de su Vida Útil
El reciclaje es una parte importante para lograr la sostenibilidad del ambiente, por esta razón cuando los paneles llegan al final de su vida útil, se recomienda desmantelarlos y enviar sus partes a empresas especializadas de reciclaje de paneles solares, los cuales serán correctamente transformados en otros materiales.
Para tener un mejor contexto, la estructura puede ser reciclada hasta en un 90% y las baterías, cableados y demás componentes, deben ser removidos de acuerdo a las normas para evitar focos de contaminación.
Innovaciones y Tendencias Futuras en la Tecnología Solar
Avances Tecnológicos Recientes
Los avances tecnológicos más trascendentales en cuanto a la creación de energía fotovoltaica, son los siguientes:
- Las floatvoltaic o plantas flotantes fotovoltaicas, las cuales consisten en sistemas de energía limpia que se usan en depósitos de agua potable o en lagos, por esta característica lleva su nombre.
- Telas solares compuestas por células que tiene la capacidad de generar electricidad cuando son expuestas a la luz; este tipo de material ya ha sido incorporado en cubiertas de estadio, toldos solares, entre otros.
- Las barreras acústicas fotovoltaicas son sistemas que además de obstruir el ruido, producen energía renovable.
Potencial de las Nuevas Investigaciones
Las nuevas investigaciones en energía fotovoltaica y en paneles solares prometen revolucionar aún más la producción de energía limpia y sostenible, pues los investigadores trabajan permanentemente en diseñar nuevas tecnologías en baterías para placas solares, materiales y técnicas, con la finalidad de aumentar la eficiencia de los sistemas y su durabilidad.
Preguntas Frecuentes (FAQ)
¿Pueden las placas solares funcionar con luz indirecta?
Los paneles solares fotovoltaicos tienen como característica que pueden funcionar tanto con la radiación directa como la indirecta o difusa para producir energía; en otras palabras, tienen la capacidad de producir energía, aunque el cielo esté nublado.
Lo que se debe tener presente es que cuando las condiciones climáticas son adversas, la eficiencia del sistema se reduce.
¿Qué sucede con las placas solares en días nublados o lluviosos?
La cantidad de luz que recibe un panel solar cuando el cielo este nublado indudablemente es inferior a los días que está despejado; por esta razón la electricidad que producen las placas será mucho menor.
Determinar el porcentaje es un poco complicado, pues en ello influyen otros factores como la altitud o el espesor de las nubes; sin embargo, el estimado es que la producción podría disminuir entre un 10 % y un 30 %.
Conclusión
Resumen de Cómo Funcionan las Placas Solares
Las placas solares reciben la luz del sol para poder separar los electrones de manera que formen una capa positiva y una negativa, cuya diferencia se encargará de generar corriente eléctrica, que posteriormente será enviada a una batería para su almacenaje, en donde el inversor se encarga de convertirla en corriente alterna para que pueda ser usada en el inmueble.
El Futuro de la Energía Solar
En los próximos años, el sol podría convertirse en la principal fuente productora de energía en muchos países del mundo, reduciendo con ello los costes en mantenimiento y producción de energía tradicional, disminución del coste de la factura de luz y gas y una considerable reducción de los gases de efecto invernadero, contribuyendo con ello a cuidar el medio ambiente y a desarrollar una mejor calidad de vida para sus habitantes.
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