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¿Cómo pasa la energía solar a eléctrica?

¿Cómo pasa la energía solar a eléctrica?

Uno de los mayores descubrimientos de la historia es y seguirá siendo el efecto fotovoltaico. Fue en 1938 cuando el francés Alexandre Edmond Bequerel, con tan solo 19 años, notó que la corriente aumentaba en uno de los electrodos al exponer una pila electrolítica con electrodos de platino al sol.

Desde ese rudimentario experimento hasta nuestros días, la tecnología fotovoltaica ha avanzado significativamente, permitiendo la creación de potentes placas solares capaces de generar hasta 500W.

En este artículo, queremos explicarte con detalle qué fue exactamente lo que descubrió el joven Bequerel en los años treinta, pero adaptado a la realidad actual. A continuación, examinamos cómo es posible convertir la energía solar en energía eléctrica. ¡Sigue leyendo para informarte!

El poder del sol convertido en electricidad

La luz solar está compuesta por fotones que llegan a las células fotovoltaicas de las placas, creando un campo de electricidad entre ellas y estableciendo así un circuito eléctrico. Cuanto mayor sea la intensidad de la luz, mayor será el flujo de electricidad generado.

Las células fotovoltaicas transforman la luz solar en energía eléctrica en forma de corriente continua, con un rango de entre 380 y 800 voltios.

Para optimizar el resultado obtenido, se emplea un inversor que convierte dicha energía en corriente alterna, la cual utilizamos en nuestros hogares.

Finalmente, esta corriente alterna pasa a través de un contador que la cuantifica y la distribuye a la red general de electricidad.

La energía fotovoltaica

Las células fotovoltaicas son cruciales para convertir la luz solar en energía, y consisten en láminas metálicas semiconductoras. Estas células, que están recubiertas con un vidrio transparente, permiten que la radiación pase y minimizan las pérdidas de calor al tener una o varias capas de material semiconductor.

En muchos tejados, se observan paneles solares que están compuestos por estas células fotovoltaicas. Aunque inicialmente su instalación pueda parecer costosa, la inversión se recupera, dado que los ahorros rondan el 30% del consumo. A lo largo de 25 años, esto puede significar un ahorro de entre 20.000 y 30.000€. Además, una ventaja destacable es que requieren poco mantenimiento.

¿De dónde vienen las células fotovoltaicas?

Con tan solo 19 años, el físico francés Edmond Becquerel construyó en 1839 la primera célula fotovoltaica del mundo, marcando un hito en el desarrollo de la energía solar. Años más tarde, en 1883, el inventor estadounidense Charles Fritts avanzó en este campo al desarrollar la primera célula sólida recubriendo selenio semiconductor con una fina capa de oro para formar las uniones. Aunque su dispositivo solo alcanzó un 1% de eficiencia, su estructura sentó las bases de la moderna transformación de energía solar sostenible.

«La solar fotovoltaica será la fuente de energía eléctrica más barata del mundo.»

¿Cuándo se creó la primera célula fotovoltaica?

Alexandre Edmon Bequerel fue quien descubrió la energía fotovoltaica en 1938, sin embargo, la primera célula fotovoltaica fue creada por Charles Fritts en 1883. Estas pioneras placas solares estaban hechas de selenio recubierto con una delgada capa de oro, y cada una de sus células tenía una tasa de conversión de energía que oscilaba entre el 1 y el 2%.

¿Qué es el efecto fotovoltaico?

Vamos a profundizar en cómo la luz solar se convierte en energía eléctrica a través del efecto fotovoltaico. Primero, cuando un electrón salta entre materiales semiconductores, se genera corriente eléctrica. La fuerza de la radiación debe superar siempre los 1,2 eV para que esto sea posible. Los huecos dejados por los átomos sin electrones, conocidos como carga eléctrica, deben ser ocupados para permitir la generación y extracción ininterrumpida de estas cargas.

Para que este proceso sea eficiente, es esencial un campo eléctrico, que se forma dentro de las células solares tradicionales. Este campo se crea debido a una unión que diferencia entre la zona con carga eléctrica negativa, por exceso de electrones, y la positiva, por falta de protones. El campo eléctrico entonces dirige los electrones en la dirección opuesta a los huecos. Una vez liberado, el electrón se mueve de un lado a otro hasta llegar a los conductos de plata, permitiendo así el aprovechamiento final de la energía.

Ahora que ya conoces la conversión de energía solar en electricidad mediante las placas solares, podemos ver estos aspectos técnicos con más detalles.

¿Cómo se transforma la energía solar fotovoltaica en energía eléctrica?

Para abordar esta cuestión, primero es esencial comprender la composición de un panel solar y cómo su estructura permite transformar la energía solar en electricidad. Uno de los elementos más importantes en una instalación fotovoltaica es el panel solar. Este está formado por numerosas celdas cuya cantidad varía según la potencia que ofrezcan. Por ejemplo, un panel de 250 W, que es de los más comunes, consta de 60 células fotoeléctricas distribuidas en 6 filas de 10 células cada una. Debido a los materiales con los que están fabricadas, cada célula es responsable de generar electricidad (generalmente, se obtiene unos 10 voltios por cada una). Las células están hechas de silicio cristalino, aunque también existen modelos fabricados con células de arseniuro de galio, dos materiales semiconductores que facilitan esta transformación de energía solar en eléctrica.

Ahora bien, ¿cómo se convierte exactamente la energía solar en eléctrica? Primero, hay que entender que el silicio en sí mismo no genera energía, lo hace solo cuando se expone al sol. La conversión es posible porque estas células están interconectadas, formando un circuito que conocemos como panel solar. El silicio de las células genera las cargas positiva y negativa en los paneles solares gracias a los millones de átomos que desprenden estas cargas en función de la exposición al sol y su ubicación, creando así un campo eléctrico. La radiación que cada célula absorbe causa un salto de electrones de una capa a otra, creando en ese instante la corriente eléctrica.

Tipos de células solares y cuáles son las que producen más energía

Como mencionamos anteriormente, el principal material utilizado para fabricar paneles solares es el silicio. Cabe destacar que existen diversas maneras de producirlos, y no todos tienen el mismo rendimiento. Existen tres tipos de silicio: monocristalino, policristalino y amorfo. De estas variantes, el silicio monocristalino es el que genera más energía, aunque también es el más costoso.

Para la creación de los paneles solares con células monocristalinas, el material se secciona en fragmentos cilíndricos, obteniendo piezas completas sin desperdiciar material.

En cambio, las células policristalinas se producen fundiendo varios vidrios de silicio, siendo más fácil de fabricar y con una diferencia de rendimiento no tan significativa; por esta razón, es uno de los materiales más utilizados en este proceso. Las células policristalinas o el polisilicio ofrecen un alto rendimiento y una mayor eficiencia en relación al costo del material y su fabricación.

¿Qué otros elementos influyen en la conversión de energía solar a eléctrica?

El inversor solar es un dispositivo vital cuando se trata de responder a la pregunta de cómo se puede convertir la energía solar en eléctrica. Su función principal es transformar la corriente continua generada por los paneles solares en corriente alterna.

Esta transformación es esencial para que la electricidad producida pueda ser utilizada de manera segura en los componentes eléctricos o electrodomésticos de nuestro hogar, negocio o cualquier punto donde se encuentre la instalación.

La mayoría de los aparatos eléctricos funcionan con corriente alterna, por lo que este proceso de conversión es indispensable para evitar daños en la instalación eléctrica.

Además, en ciertas ocasiones, el inversor solar puede desempeñar roles adicionales, como actuar como inversor acumulador cargador. Gracias a estas funcionalidades, se maximiza el aprovechamiento de la electricidad generada por los paneles solares, asegurando así su adecuado uso y distribución.

Usos de la energía solar

La electricidad generada por células fotovoltaicas puede ser utilizada en:

  • Satélites. Equipados con paneles solares en su estructura, estos dispositivos que orbitan alrededor de la Tierra aprovechan la energía proporcionada por el sol.
  • Estructuras independientes. Muchas pequeñas infraestructuras se benefician y autoabastecen de energía gracias a los paneles solares: radares, postes SOS de carreteras, repetidores de radio y televisión, puestos de vigilancia forestal, estructuras militares, centrales de conmutación…
  • Instalaciones aisladas. En lugares de difícil acceso donde no se ha desplegado el tendido eléctrico, la energía solar se utiliza para el autoconsumo, proporcionando electricidad.
  • Instalaciones conectadas a la red. La energía generada se introduce en la red eléctrica, funcionando como una planta generadora adicional. Al mismo tiempo, el propietario vende la energía producida y compra la energía que consume.

En todos estos casos, Energia y Calor Extremadura, S.L ofrece soluciones adaptadas a las necesidades específicas de cada instalación, maximizando el aprovechamiento de la energía solar.

El futuro es solar

La solar fotovoltaica, según afirma la Agencia Internacional de la Energía, se convertirá en la fuente de energía eléctrica más económica en numerosos países durante las próximas décadas. Además, estos sistemas tienen una vida útil prolongada, estimándose que pueden durar en promedio 30 años con un rendimiento superior al 80% del inicial después de 25 años. Y para mejorar aún más, todos sus componentes son reciclables.

En cuanto a los inconvenientes, la intermitencia (esas inoportunas nubes y la noche) y los desafíos de almacenamiento son las desventajas principales de la energía solar. Sin embargo, la tecnología está avanzando para resolver estos problemas, creando baterías más duraderas y explorando la posibilidad de instalar paneles en lugares donde siempre brilla el sol… ¡En el espacio sideral!

«Una instalación fotovoltaica cuenta con una vida media de 30 años.»

Estamos trabajando en encontrar la energía adecuada para ti…

Ernesto Correa Díaz

Ingeniero Técnico de Obras Públicas y apasionado de las energías renovables hasta el punto de crear mi propia empresa. Especializado en el estudio y dimensionamiento de obras, autoconsumo fotovoltaico, sistemas de calefacción con energías renovables.

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