Energía Solar Fotovoltaica: Aplicaciones, Ventajas y Componentes

Energía Solar Fotovoltaica: Una Fuente Renovable y Sostenible

¿Qué es la Energía Solar Fotovoltaica?

La energía solar fotovoltaica es un método mediante el cual se puede extraer la energía de los rayos solares, liberando su electricidad mediante el uso de un panel solar. Gracias al avance en esta tecnología, se puede aprovechar con gran ventaja la energía solar, cubriendo consumos menores, aislados, en la esfera de la utilización de electrodomésticos para instalaciones en el campo (ganaderos y usos agrícolas, etc.), iluminación y tecnología de comunicación (teléfonos y radio, etc.).

Energías Renovables: Definición

Las energías renovables son aquellas fuentes de energía que constituyen una fuente de abastecimiento inagotable por proceder de forma directa o indirecta del sol y de forma periódica se ponen a disposición del hombre.

Ventajas de las Energías Renovables

• Mejoran la garantía del aprovisionamiento energético.
• Son respetuosas con el medio ambiente.
• Favorecen el desarrollo de las actividades industriales y económicas a nivel regional.

Inconvenientes de las Energías Renovables

• Problemas de disponibilidad: No siempre se dispone de ellas cuando es necesario su consumo.
• La inversión inicial necesaria puede, en determinados casos, hacer que el sistema no sea rentable o que sean necesarios largos periodos de amortización.
• La internalización en los costes de sus ventajas sociales o medioambientales conseguiría que fuesen más competitivas frente a las energías convencionales.

Aplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica

Existen dos grupos principales:

1. Instalaciones aisladas de la red eléctrica:
   • Viviendas alejadas de la red eléctrica convencional.
   • Servicios y alumbrado público.
   • Aplicaciones agrícolas y ganaderas.
   • Señalizaciones y comunicaciones.
2. Instalaciones conectadas a la red eléctrica:
   • Centrales fotovoltaicas: La energía eléctrica generada se entrega directamente a la red eléctrica.
   • Sistemas fotovoltaicos en edificios o industrias: Conectados a la red eléctrica, una parte de la energía generada se invierte en el autoconsumo del edificio y la energía excedente se entrega a la red eléctrica.

Ventajas Específicas de la Energía Solar Fotovoltaica

Al no producirse ningún tipo de combustión, no se generan contaminantes atmosféricos en el punto de utilización ni se producen efectos como la lluvia ácida, efecto invernadero, etc.

Inconvenientes Específicos de la Energía Solar Fotovoltaica

Impacto en el proceso de fabricación de las placas.

Componentes y Funcionamiento de un Sistema Fotovoltaico

Células Solares

La conversión fotovoltaica se basa en el efecto fotoeléctrico, es decir, en la conversión de la energía lumínica proveniente del sol en energía eléctrica. Las células solares están constituidas por materiales semiconductores en los que artificialmente se ha creado un campo eléctrico constante.

Fabricación de Células Solares

A partir de rocas ricas en cuarzo, una vez fundido, se inicia la cristalización, resultando, si el tiempo es suficiente, lingotes de silicio cristalino. El proceso de corte es muy importante, ya que puede suponer pérdidas de hasta el 50% del material. Tras el proceso de corte, se procede al decapado, que consiste en eliminar las irregularidades y defectos debidos al corte, así como los restos de polvo o virutas.

Definiciones Clave en Energía Solar Fotovoltaica

• Radiación solar: Energía procedente del sol en forma de ondas electromagnéticas.
• Irradiancia: Densidad de potencia incidente en una superficie o la energía incidente en una superficie por unidad de tiempo y unidad de superficie.
• Irradiación: Energía incidente en una superficie por unidad de superficie y a lo largo de un cierto período de tiempo.
• Año meteorológico típico de un lugar (AMT): Conjunto de valores de la irradiación horaria correspondientes a un año hipotético que se construye eligiendo.
• Célula solar o fotovoltaica: Dispositivo que transforma la energía solar en energía eléctrica.
• Célula de tecnología equivalente (CTE): Célula solar cuya tecnología de fabricación y encapsulado es idéntica a la de los módulos fotovoltaicos que forman el generador fotovoltaico.
• Módulo fotovoltaico: Conjunto de células solares interconectadas entre sí y encapsuladas entre materiales que las protegen de los efectos de la intemperie.
• Rama fotovoltaica: Subconjunto de módulos fotovoltaicos interconectados.
• Generador fotovoltaico: Asociación en paralelo de ramas fotovoltaicas.
• Condiciones estándar de medida (CEM): Condiciones de irradiancia y temperatura solar, utilizadas como referencia para caracterizar células, módulos y generadores fotovoltaicos.
• Potencia máxima del generador (Potencia Pico): Potencia máxima que puede entregar el módulo en las CEM.
• TONC (temperatura de operación nominal de la célula): Definida como la temperatura que alcanzan las células solares.
• Acumulador: Asociación eléctrica de baterías.
• Batería: Fuente de tensión continua formada por un conjunto de vasos electroquímicos interconectados.
• Autodescarga: Pérdida de carga de la batería cuando ésta permanece en circuito abierto.
• Capacidad nominal (C20): Cantidad de carga que es posible extraer de una batería en 20 horas.
• Capacidad útil: Capacidad disponible o utilizable de la batería.
• Estado de carga: Cociente entre la capacidad residual de una batería, en general parcialmente descargada, y su capacidad nominal.
• Profundidad de descarga (PD): Cociente entre la carga extraída de una batería y su capacidad nominal.
• Régimen de carga (o descarga): Parámetro que relaciona la capacidad nominal de la batería y el valor de la corriente.
• Vaso: Elemento o celda electroquímica básica que forma parte de la batería.
• Regulador de carga: Dispositivo encargado de proteger a la batería frente a sobrecargas y sobrecargas.
• Voltaje de desconexión de las cargas de consumo: Voltaje de la batería por debajo del cual se interrumpe el suministro de electricidad a las cargas de consumo.
• Voltaje final de carga: Voltaje de la batería por encima del cual se interrumpe la conexión entre el generador fotovoltaico y la batería.
• Inversor: Convertidor de corriente continua en corriente alterna.
• VRMS: Valor eficaz de la tensión alterna de salida.
• Potencia nominal (VA): Potencia especificada por el fabricante, y que el inversor es capaz de entregar de forma continua.
• Capacidad de sobrecarga: Capacidad del inversor para entregar mayor potencia que la nominal durante ciertos intervalos de tiempo.
• Rendimiento del inversor: Relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada del inversor.
• Factor de potencia: Cociente entre la potencia activa (W) y la potencia aparente (VA).