PANEL SOLAR
¿QUÉ ES UN PANEL SOLAR?
Los paneles solares son módulos fotovoltaicos individuales que captan la energía que proporciona el sol convirtiéndola en electricidad, estos se componen de células fotovoltaicas (PV), que convierten la luz solar en electricidad de corriente continua (DC) durante las horas del día. Están formados por celdas solares que a su vez contienen células solares individuales hechas de materiales semiconductores como el silicio (cristalino y amorfo) que transforman la luz (fotones) en energía eléctrica (electrones).
Cuando hay luz solar, una célula solar se comporta casi como una batería. La luz solar recibida separa los electrones de modo que forman una capa de carga positiva y una de carga negativa en la célula solar; esta diferencia de potencial genera una corriente eléctrica. Estos paneles se conectan a su vez a una batería que almacena la electricidad generada y es esta carga la que se utiliza.
¿CÓMO FUNCIONAN LOS PANELES SOLARES?
Los paneles solares absorben la radiación del Sol gracias al conjunto de cristales de material semiconductor que las componen: silicio cristalino o arseniuro de galio, y que al estar conectados responden al efecto fotovoltaico, según el cual cierta materia puede emitir electrones al ser bombardeada con radiación electromagnética (generalmente luz visible o luz ultravioleta).
Estos materiales reciben la luz solar y generan un campo eléctrico, que luego es reconducido a través de cables y transmisores hasta dispositivos de almacenamiento. Así, las estructuras de los paneles de metal inoxidable se hallan constantemente expuestas a la luz solar, captando constantemente la energía térmica y/o lumínica de la radiación solar.
USO DE LOS PANELES SOLARES
Los paneles solares sirven para generar calor y electricidad a partir de la luz del sol, dicho rápidamente. Dependiendo del caso, podremos hablar de dos tipos de paneles:
- Colectores solares térmicos: Paneles solares por los cuales se hace circular agua o un líquido termoreceptor, que se calienta con la energía captada del sol y es luego bombeado hacia un termo repleto de agua potable, a la cual se le cede el calor transmitido y el ciclo se reinicia. Así se puede obtener agua caliente para uso cotidiano o para calefaccionar ambientes.
- Paneles fotovoltaicos: Formados por celdas que convierten la luz en electricidad y luego la transmiten mediante un cableado hacia una celda o pila fotovoltaica, que recibe la carga generada y la almacena, para suplir de electricidad a sus diversos usuarios locales.
COMO FUNCIONA UN PANEL SOLAR?
- Colector solar: Posee un fluido que capta los rayos solares en forma de calor, luego este fluido pasa por un compartimiento donde se recolecta el calor. El panel posee una placa receptora que cuenta con conductos por los cuales el líquido circula. Esta sustancia caliente atraviesa un intercambiador de calor, donde libera el calor o lo cede al fluido de uso doméstico. Cuando el líquido sale del intercambiador, se encuentra frío y vuelve a circular hacia el colector de luz solar.
- Panel fotovoltaico: Este panel solar está construido por un conjunto de celdas conocidas como células fotovoltaicas. Estas celdas son las encargadas de convertir los rayos solares en electricidad. La energía eléctrica se produce por la reacción producida por los fotones luminosos. Ocurre un flujo de fotones que empiezan a generar cargas positivas y negativas en dos semiconductores que se encuentran muy cercanos ente sí. Este tráfico de cargas es lo que produce un campo eléctrico, generado electricidad.
PARTE DE UN PANEL SOLAR: COLECTOR SOLAR
- Cubierta: Está presente en algunos modelos de colectores y necesariamente debe ser transparente. Puede ser de vidrio o plástico, pero debe ser un plástico especial. Tiene una capacidad de transmisión elevada para que no existan pérdidas por radiación o convección.
- Canal de aire: Es un espacio ubicado en el medio de la cubierta y la placa de absorción, puede que se encuentre vacío o no. Su espesor tiene como objetivo el equilibrio de las pérdidas ocasionadas por la convección o por la temperatura alta.
- Placa absorbente: Es la estructura que cumple la función de absorber los rayos de luz solar y transmitirlos al líquido que circula por las tuberías. Debe ser capaz de emitir poco calor, pero absorber muy bien la luz del sol.
- Tubos o conductos: A través de estos tubos fluye el líquido que se debe calentar y es dirigido al tanque para almacenarlo. Están ubicados cerca de la placa de absorción para que ocurra el intercambio de energía eficazmente.
- Capa aislante: Es un recubrimiento que va por todo el sistema e impide que haya pérdidas de calor. Esta capa se confecciona con materiales que tienen una conductividad de calor baja.
PARTES DE UN PANEL SOLAR: CÉLULAS FOTOVOLTAICAS
- Cubierta exterior: Es la parte que está en contacto con el sol. Por lo general está confeccionada en vidrio y es la que favorece la transmisión de los rayos solares. Debe ser resistente y con bajo contenido de hierro.
- Cápsula: Esta estructura está elaborada en silicona. Se encarga de retener las radiaciones de tal forma que no se produzca pérdida de intensidad.
- Celda fotovoltaica: La celda es el centro del panel y se encuentra hecha en cristal con revestimiento de silicio. Está distribuida a lo largo de toda la superficie de la célula fotovoltaica.
- Plancha de la base: Constituye la base de todo el panel y se puede elaborar en aluminio o en vidrio, revestida de polímero termoplástico.
- Cableado salida a tierra: Es un sistema que actúa como protección, evitando accidentes causados por conductividad eléctrica.
¿CÓMO FUNCIONA LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA?
Los paneles fotovoltaicos toman la luz solar para generar una corriente directa, la cual es transferida y aprovechada por la mayoría de los equipos eléctricos. La energía generada pasa a través de un medidor, que la cuantifica. Luego continúa hacia una caja de suministro eléctrico, donde se distribuye hacia la red del lugar.
Paso a paso de la generación de la energía solar fotovoltaica:
1. PANELES SOLARES
Los paneles solares se componen de células fotovoltaicas (PV), que convierten la luz solar en electricidad de corriente continua (DC) durante las horas del día.
2. INVERSOR
Este dispositivo es el que convierte la electricidad generada por los paneles solares en la electricidad de corriente alterna (AC).
3. PANEL ELÉCTRICO
La electricidad de corriente alterna se envía desde el inversor a su tablero eléctrico para accionar las luces y aparatos con energía solar. El cuadro eléctrico es a menudo llamado “caja de interruptores.”
4. MEDIDOR DE UTILIDAD
El contador de servicios mide el consumo de energía. En realidad va hacia atrás cuando el sistema genera más energía de la que necesita inmediatamente. Este exceso de energía solar compensa la energía que se utiliza por la noche. Esto se denomina “Net Metering”, o medición neta.
VENTAJAS
- El gasto más fuerte es en la adquisición e instalación, posterior a esto es mínimo lo que se requiere gastar.
- Se utiliza energía sostenible e infinitamente renovable.
- Es posible usar la energía solar en todo el mundo.
- Requieren poco mantenimiento.
- Necesita mínima limpieza de los paneles.
- Los paneles llegan a tener hasta 20 años de garantía.
- Tiene pocas partes mecánicas por lo que es difícil que pueda fallar.
- No produce contaminación acústica en su proceso.
- El proceso es ecológico.
- Es posible ahorrar hasta un 85% en energía eléctrica, dependiendo de las condiciones de los paneles solares utilizados.
- Es posible bajar la factura del gas al usar calentadores solares de agua.
- No hay gastos de uso de los paneles solares.
- Impulsa la economía del país.
- Beneficio de la conservación saludable del medio ambiente
- Se genera energía limpia, sin contaminantes.
- No originan emisiones de gases de efecto invernadero.
- Es energía inagotable ya que la tierra recibe 120 mil terawatts de radiación solar.
- Es energía que se puede aplicar para muchas funciones.
- Son adaptables a las necesidades, ya que son flexibles y expandibles.
- Es posible hacer pruebas de calidad y rendimiento y posteriormente decidir si se hace una expansión.
- Se pueden utilizar con cualquier clima ya que no solo funcionan con la energía solar, sino también la radiación solar, por lo que no se requiere de un día soleado para aprovechar la energía del sol.
- El usuario puede obtener crédito a favor si produce más energía de la que consume, ya que puede regresar a la red eléctrica de CFE.
- Existen jardines solares comunitarios, a los que se puede suscribir a estos parques y ahorrar electricidad sin instalar los paneles propios.
- Existen algunos modelos que son capaces de acumular y almacenar tanta energía que, al momento de caer la noche aún se cuente con esa energía.
- Existen ya algunos paneles que adquieren la luz de la luna.
DESVENTAJAS
- La compra e instalación e muy costosa.
- Es muy caro el almacenamiento ya que los bancos de baterías son muy costosos.
- Se estima un aproximado de 10 o 15 años para recuperar el gasto inicial.
- Se seguirá pagando la factura de electricidad, ya que esta contiene los gastos de consumo y los de distribución, por lo que lo único que bajara será tu consumo.
- Los paneles solares no son muy estéticos.
- La mayoría de los paneles solares dependen del sol y no puede producir energía durante la noche.
- Hay ciudades donde se necesitan muchos más paneles para recolectar la misma cantidad de energía.
- La energía y radiación producida varía a lo largo de las estaciones, por lo que no siempre genera lo mismo.
- La generación de energía solar depende de la temperatura ambiente y de la radiación solar incidente.
- Es necesario necesario completar la producción de energía con otros combustibles.
- En algunos espacios como edificios, no está permitida su instalación.
- Al final de su vida útil de los paneles, deben tratarse como residuos peligrosos.
- Existen paneles que ocupan materiales de la naturaleza como telurio de cadmio o selenio, galio, indio y cobre.
COSTOS ECONÓMICOS
Los paneles solares han ido ganando terreno y popularidad. Existe una mayor inversión en la investigación. Esto genera que los costos de los paneles solares disminuyan y que estén al alcance de empresas privadas, instituciones, comercios o público en general.
- 2011, se creía que su eficiencia era muy baja.
- 2012 se afirmaba que el retorno de inversión era 15 años.
- 2013 Se creía que solo por ser un producto que está a la vanguardia era productos caros y su producción no era en serie.
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