¿Cómo funcionan las placas solares fotovoltaicas?
Placas solares fotovoltaicas: qué son, tipos de paneles y cómo funcionan
Energía fotovoltaica Autoconsumo fotovoltaico Transición energética
Con más de un siglo de historia, la energía solar fotovoltaica se ha convertido en una energía renovable con un crecimiento exponencial en todo el mundo. Según la Agencia Internacional de la Energía, se espera que, en 5 años, la capacidad de generación eléctrica a partir de renovables crezca un 50 % y más de la mitad de ese incremento se debe al aumento en la instalación de paneles solares fotovoltaicos. Unos elementos que han pasado de alimentar a los primeros satélites a volverse un elemento cada vez más cotidiano en nuestros tejados.
El término fotovoltaico -del griego phos, que significa luz, y del término voltaico, que hace referencia al ámbito de la electricidad- data de mediados del siglo XIX, antes siquiera de que se fabricase la primera célula solar. Aquel primer dispositivo tenía una eficiencia de apenas un 1 % y pasaron décadas hasta que los paneles fotovoltaicos, dispositivos que son capaces de captar la energía de la radiación solar y transformarla en electricidad para su aprovechamiento, comenzaron a encontrar sus primeras aplicaciones.
Curiosamente, estas vinieron de la mano de la carrera espacial al emplearse en los primeros satélites artificiales. El Vanguard 1, lanzado en 1958 por Estados Unidos, fue el cuarto satélite puesto en órbita en la historia y el primero en usar paneles solares. Gracias a ello, pudo seguir transmitiendo durante siete años a pesar de que sus baterías químicas se agotaron en apenas 20 días. Actualmente, el Vanguard 1 es el satélite más antiguo que permanece en órbita.
Hoy en día, el crecimiento de la solar fotovoltaica como energía renovable marca una curva exponencial, convirtiéndola en una fuente habitual de electricidad, limpia y barata. Según la Agencia Internacional de la Energía, la capacidad de generación eléctrica a partir de energías renovables crecerá un 50 % en cinco años. Y el 60 % de ese aumento se atribuye al incremento en la instalación de paneles solares fotovoltaicos.
¿Qué son los paneles solares?
Los paneles solares son los dispositivos que permiten captar la energía que proviene de la radiación solar y transformarla en electricidad que pueda aprovecharse. Hay que tener en cuenta que, en ocasiones, se conoce también con este término a los colectores solares, es decir, aquellos que utilizan la energía solar de manera térmica, para producir agua caliente doméstica. Por otro lado, los paneles fotovoltaicos son los que generan electricidad utilizando la energía solar fotovoltaica.
¿Cómo funcionan las placas solares?
Para saber cómo funcionan las placas solares fotovoltaicas hay que tener en cuenta que las células fotovoltaicas de los paneles son las que tienen la capacidad de generar electricidad a partir del impacto de la radiación solar. Estas células, que suelen ser de silicio cristalino o arseniuro de galio, se mezclan con otros componentes como el fósforo o el boro que ‘dopan’ y modifican las propiedades conductoras. De esta forma se crean dos partes, una de carga negativa, y otra de carga positiva. Al exponerse al sol, los fotones (energía lumínica) mueven los electrones (energía eléctrica) y se produce una corriente continua.
Mediante un inversor, la corriente continua se transforma en alterna, es decir, aquella que llega comúnmente a los hogares.
¿Cuáles son las partes de una placa solar?
Una placa solar está compuesta de varias partes, siendo sin duda la más importante el panel solar -donde se encuentran las células fotovoltaicas- propiamente dicho. El resto de elementos buscan proteger y garantizar la funcionalidad y durabilidad de las placas solares. Así, los distintos componentes serían:
Paneles solares:
Están formados por la unión, mediante conductores metálicos, de celdas o células fotovoltaicas, es decir, por los dispositivos capaces de generar electricidad cuando incide en ellas el impacto de la radiación solar.
Capas encapsuladas:
Protegen las células solares y están compuestas de un tipo de polietileno formado por varios compuestos (etileno y acetato de vinilo) llamado plástico EVA. Este material es un gran aislante térmico al tiempo que permite pasar los rayos solares hasta las células fotovoltaicas.
Estructura y marco de apoyo:
Normalmente suelen ser de aluminio para asegurar tanto la ligereza como la mayor durabilidad. El marco se une a la estructura que determina variables como la inclinación como la orientación del panel para asegurar que se encuentre en condiciones óptimas. Además, las estructuras sobre las que se montan los paneles fotovoltaicos pueden ser fijas, móviles, lastradas o flotantes.
¿Cómo funcionan los paneles solares?
Capas encapsuladas Protegen las células solares al tiempo que permite pasar los rayos solares hasta las células fotovoltaicas
Paneles solares Formados por la unión de celdas o células fotovoltaicas
Estructura y marco de apoyo El marco se une a la estructura que determina la inclinación o la orientación del panel
Inversores Los responsables de convertir la energía de corriente continua a corriente alterna
Batería Son opcionales. Útiles para usarlas cuando las placas no reciben sol pero también uno de los elementos más caros
Medidor o regulador Un dispositivo bidireccional que envía y recibe energía de la red eléctrica
Tipos de paneles solares fotovoltaicos y sus características
Existen principalmente tres tipos de paneles solares:
Monocristalino:
Como su nombre indica, son los que están compuestos por células de un solo cristal. Se caracterizan porque el silicio de las células solares se corta en láminas, ofreciendo así una mayor pureza y eficacia. No en vano, se considera que son entre un 15 y un 25 % más eficientes que el resto de modelos. La mejor manera de reconocerlos es por su color, de un negro intenso.
Policristalinos:
Fácilmente identificables por su color azulado oscuro, los paneles policristalinos se obtienen fundiendo el silicio y vertiéndolo en moldes. Su precio es menor aunque también lo es su eficacia si bien actualmente se han logrado buenos avances para reducir sus pérdidas por reflexión y mejorar su captación de la luz.
Capa fina:
Es el tipo de panel más empleado en las viviendas debido a su precio, a su apariencia homogénea y a su flexibilidad, que le permite adaptarse a todo tipo de superficies. Son también los menos eficaces aunque su rendimiento no suele verse tan afectado ni por las altas temperaturas ni por las sombras.
Autoconsumo fotovoltaico, cómo funcionan los paneles solares fotovoltaicos en una vivienda
Se llama autoconsumo fotovoltaico a las instalaciones por las que, ya sean personas o empresas, producen la energía que consumen ayudando así a frenar el cambio climático. Estas instalaciones pueden ser de dos tipos; la que produce excedente que los usuarios venden e inyectan a la red y la que no ‘devuelve’ este excedente. Ambas pueden conectar baterías para almacenar la producción excedente.
Los paneles solares destinados al autoconsumo deben estar acompañados de algunos elementos fundamentales para completar la instalación. Estos serían:
Inversores:
Son los responsables de convertir la energía generada por los paneles solares, de corriente continua a corriente alterna, que será la utilizada por todos los equipos y electrodomésticos de la casa.
Medidor o regulador:
Se trata de un dispositivo bidireccional que, cuando los paneles generan más energía de la demandada, la envían a la red eléctrica y que la reciben, cuando se demanda más energía de la que generan los paneles (por ejemplo, por la noche).
Baterías (opcionales):
Son especialmente útiles para usarlas por ejemplo durante la noche pero también es cierto que es uno de los elementos que más encarecen la instalación fotovoltaica.