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Energía solar fotovoltaica
Célula solar monocristalina durante su fabricación.
Estación de servicio móvil en Francia que recarga la energía de los coches eléctricosmediante energía fotovoltaica.
La energía solar fotovoltaica es un tipo de electricidad renovable 1 obtenida directamente a partir de
la radiación solar mediante un dispositivosemiconductor denominado célula fotovoltaica, o una
deposición de metales sobre un sustrato llamado célula solar de película fina.2
Este tipo de energía se usa para alimentar innumerables aparatos autónomos, para abastecer refugios o
casas aisladas de la red eléctrica y para producir electricidad a gran escala a través de redes de
distribución. Debido a la creciente demanda de energías renovables, la fabricación de células solares e
instalaciones fotovoltaicas ha avanzado considerablemente en los últimos años.3 4
Entre los años 2001 y 2012 se ha producido un crecimiento exponencial de la producción de energía
fotovoltaica, doblándose aproximadamente cada dos años.5 Si esta tendencia continúa, la energía
fotovoltaica cubriría el 10% del consumo energético mundial en 2018, alcanzando una producción
aproximada de 2.200 TWh,6 y podría llegar a proporcionar el 100% de las necesidades energéticas
actuales en torno al año 2027.7
A finales de 2012, se habían instalado en todo el mundo más de 100 GW de potencia
fotovoltaica.8 Gracias a ello la energía solar fotovoltaica es actualmente, después de las energías
hidroeléctrica y eólica, la tercera fuente de energía renovable más importante en términos de capacidad
instalada a nivel global, y supone ya una fracción significante del mix eléctrico en la Unión Europea,
cubriendo de media el 3-5% de la demanda y en torno al 6-9% en los períodos de mayor producción, en
países como Alemania, Italia o España.9 10 11 12 13
Gracias a los avances tecnológicos, la sofisticación y la economía de escala, el coste de la energía solar
fotovoltaica se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares
comerciales,14 aumentando a su vez la eficiencia, y logrando que su coste medio de generación eléctrica
sea ya competitivo con las fuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones
geográficas, alcanzando la paridad de red.15 16 17 Programas de incentivos económicos, primero, y
posteriormente sistemas de autoconsumo fotovoltaico ybalance neto sin subsidios, han apoyado la
instalación de la fotovoltaica en un gran número de países, contribuyendo a evitar la emisión de una
mayor cantidad de gases de efecto invernadero.18
La tasa de retorno energético de esta tecnología, por su parte, es cada vez menor. Con la tecnología
actual, los paneles fotovoltaicos recuperan la energía necesaria para su fabricación en un período
comprendido entre 6 meses y 1,4 años; teniendo en cuenta que su vida útil media es superior a 30 años,
producen electricidad limpia durante más del 95% de su ciclo de vida.19
Índice
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1 Historia
o 1.1 Primeras aplicaciones: energía solar espacial
2 Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica
3 La energía fotovoltaica en España
o 3.1 Situación actual en España
4 La fotovoltaica en el resto del mundo
o 4.1 Alemania
o 4.2 Italia
o 4.3 China
o 4.4 Estados Unidos
o 4.5 Japón
o 4.6 Resto de países
5 Plantas fotovoltaicas de conexión a red
o 5.1 Plantas de concentración fotovoltaica
6 Componentes de una planta solar fotovoltaica
o 6.1 Paneles solares fotovoltaicos
o 6.2 Inversores
o 6.3 Seguidores solares
o 6.4 Cableado
7 Autoconsumo y Balance neto
8 Eficiencia y costos
o 8.1 Energía fotovoltaica de capa fina o Thin film
9 Reciclaje de módulos fotovoltaicos
10 Véase también
11 Referencias
12 Bibliografía
13 Enlaces externos
o 13.1 Módulos de capa fina
Historia [editar]
El término "fotovoltaico" proviene del griego φώς:phos, que significa "luz", y voltaico, que proviene del
campo de la electricidad, en honor al físico italiano Alejandro Volta, (que también proporciona el
término voltio a la unidad de medida de la diferencia de potencial en el Sistema Internacional de
medidas). El término fotovoltaico se comenzó a usar en Reino Unido desde el año 1849.20
El efecto fotovoltaico fue reconocido por primera vez en 1839 por el físico francés Alexandre-Edmond
Becquerel,21 22 pero la primera célula solar no se construyó hasta 1883. Su autor fue Charles Fritts, quien
recubrió una muestra de selenio semiconductor con un pan de oro para formar el empalme. Este
primitivo dispositivo presentaba una eficiencia de sólo un 1%.23 Los estudios realizados en el siglo
XIX por Michael Faraday, James Clerk Maxwell, Nikola Tesla y Heinrich Hertz sobre inducción
electromagnética, fuerzas eléctricas y ondas electromagnéticas, y sobre todo los de Albert
Einstein en 1905, proporcionaron la base teórica al efecto fotoeléctrico,24 que es el fundamento de la
conversión de energía solar a electricidad.
Russell Ohl patentó la célula solar moderna en el año 1946,25 aunque Sven Ason Berglund había
patentado con anterioridad, en 1914, un método que trataba de incrementar la capacidad de las células
fotosensibles.
La era moderna de la tecnología de potencia solar no llegó hasta el año 1954 cuando los Laboratorios
Bell,26 descubrieron, de manera accidental, que los semiconductores de silicio dopado con ciertas
impurezas, eran muy sensibles a la luz. Estos avances contribuyeron a la fabricación de la primera
célula solar comercial con una conversión de la energía solar de, aproximadamente, el 6%.27 28
La Estación Espacial Internacional, que obtiene su energía a través de paneles fotovoltaicos, fotografiada contra la
negrura del espacio y la delgada línea de laatmósfera de la Tierra.
Detalle de los paneles solares fotovoltaicos de la Estación Espacial Internacional.
Primeras aplicaciones: energía solar espacial [editar]
Artículo principal: Energía solar espacial.
Al principio, las células fotovoltaicas se emplearon de forma minoritaria para alimentar
eléctricamente juguetes y en otros usos menores, dado que el coste de producción de electricidad
mediante estas células primitivas era demasiado elevado: en términos relativos, una célula que
produjera un vatio de energía mediante luz solar podía costar 250 dólares, en comparación con los 2 o 3
dólares que costaba un vatio procedente de una central termoeléctrica de carbón.
Las células fotovoltaicas fueron rescatadas del olvido gracias a la carrera espacial y a la sugerencia de
utilizarlas en uno de los primeros satélites puestos en órbita alrededor de la Tierra. La URSS lanzó su
primer satélite espacial en el año 1957, y Estados Unidos le seguiría un año después. La primera nave
espacial que usó paneles solares fue el satélite norteamericano Vanguard 1, lanzado en marzo
de 1958(hoy en día el satélite más antiguo aún en órbita). En el diseño de éste se usaron células solares
creadas por Peter Iles en un esfuerzo encabezado por la compañía Hoffman Electronics.29 El sistema
fotovoltaico le permitió seguir transmitiendo durante siete años mientras que las baterías químicas se
agotaron en sólo 20 días.30
Pocos años después, en 1962, el Telstar se convirtió en el primer satélite de comunicaciones equipado
con células solares, que eran capaces de proporcionar una potencia de 14 W.31 Este hito generó un gran
interés en la producción y lanzamiento de satélitesgeoestacionarios para el desarrollo de las
comunicaciones, en los que la energía provendría de un dispositivo de captación de la luz solar. Fue un
desarrollo crucial que estimuló la investigación por parte de algunos gobiernos y que impulsó la mejora
de los paneles fotovoltaicos.32
Gradualmente, la industria espacial se decantó por el uso de células solares de arseniuro de
galio (GaAs), debido a su mayor eficiencia frente a las células de silicio. En 1970 la primera célula solar
con heteroestructura de arseniuro de galio y altamente eficiente se desarrolló en la extinta Unión
Soviética por Zhorés Alfiórov y su equipo de investigación.33 34
A partir de 1971, las estaciones espaciales soviéticas del programa Salyut fueron los primeros
complejos orbitales tripulados en obtener su energía a partir de células solares, acopladas en
estructuras a los laterales del módulo orbital,35 al igual que la estación norteamericanaSkylab, pocos
años después.36
En la década de 1970, tras la primera crisis del petróleo, el Departamento de Energía de los Estados
Unidos y la NASA (agencia espacial de este mismo país) iniciaron el estudio del concepto de energía
solar en el espacio, que ambicionaba el abastecimiento energético terrestre mediante satélites
espaciales. En 1979 propusieron una flota de satélites en órbita geoestacionaria, cada uno de los cuales
mediría 5 x 10 km y produciría entre 5 y 10 GW. La construcción implicaba la creación de una gran
factoría espacial donde trabajarían continuamente cientos de astronautas. Este gigantismo era típico de
una época en la que se proyectaba la creación de grandes ciudades espaciales. Dejando aparte las
dificultades técnicas, la propuesta fue desechada en 1981 por implicar un coste disparatado.37 A
mediados de los años 80, con el petróleo de nuevo en precios bajos, el programa fue cancelado.38
No obstante, las aplicaciones fotovoltaicas en los satélites espaciales continuaron su desarrollo. La
producción de equipos de deposición química de metales por vapores orgánicos o MOCVD (Metal
Organic Chemical Vapor Deposition),39 no se desarrolló hasta la década de 1980, limitando la capacidad
de las compañías en la manufactura de células solares de arseniuro de galio. La primera compañía que
manufacturó paneles solares en cantidades industriales, a partir de uniones simples de GaAs, con una
eficiencia de AM0 (Air Mass Zero) del 17% fue la norteamericana ASEC (Applied Solar Energy
Corporation). Las células de doble unión comenzaron su producción en cantidades industriales por
ASEC en 1989, de manera accidental, como consecuencia de un cambio del GaAs sobre los sustratos
de GaAs, a GaAs sobre sustratos de germanio.
Ilustración de la sonda Mars Reconnaissance Orbiter, equipada con paneles solares fotovoltaicos en
la órbita deMarte.
La tecnología fotovoltaica, si bien no es la única que se utiliza, sigue predominando actualmente en los
satélites de órbita terrestre.40 Por ejemplo, las sondas Magallanes, Mars Global Surveyor y Mars
Observer, de la NASA, usaron paneles fotovoltaicos,41 42 43 así como elTelescopio espacial Hubble,44 en
órbita alrededor de la Tierra. La Estación Espacial Internacional, también en órbita terrestre, está dotada
de grandes sistemas fotovoltaicos que alimentan todo el complejo espacial,45 46 al igual que en su día
la estación espacial Mir.47 Otros vehículos espaciales que utilizan la energía fotovoltaica para
abastecerse son la sonda Mars Reconnaissance Orbiter,48 y Spirit yOpportunity, los robots de
la NASA en Marte.49 50
La nave Rosetta, lanzada en 2004 en órbita hacia un cometa tan lejano del Sol como el
planeta Júpiter (5,25 AU), dispone también de paneles solares;51 anteriormente el uso más lejano de la
energía solar espacial había sido el de la sonda Stardust,52 a 2 AU. La energía fotovoltaica se ha
empleado también con éxito en la misión europea no tripulada a la Luna, SMART-1, proporcionando
energía a su propulsor de efecto Hall.53 La sonda espacial Juno será la primera misión a Júpiter en usar
paneles fotovoltaicos en lugar de un generador termoeléctrico de radioisótopos, tradicionalmente usados
en las misiones espaciales al exterior del Sistema Solar.54 Actualmente se está estudiando el potencial
de la fotovoltaica para equipar las naves espaciales que orbiten más allá de Júpiter.55
Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica [editar]
Parquímetro abastecido mediante energía solar fotovoltaica, en Hannover,Alemania.
Desde su aparición en la industria aeroespacial, donde se ha convertido en el medio más fiable para
suministrar energía eléctrica en losvehículos espaciales,56 la energía solar fotovoltaica ha desarrollado
un gran número de aplicaciones terrestres. La producción industrial a gran escala de paneles
fotovoltaicos comenzó en la década de los 80, y entre sus múltiples usos se pueden destacar:
Centrales conectadas a red para suministro eléctrico.57
Sistemas de autoconsumo fotovoltaico.
Electrificación de pueblos en áreas remotas (electrificación rural).58
Suministro eléctrico de instalaciones médicas en áreas rurales.
Corriente eléctrica para viviendas aisladas de la red eléctrica.59
Sistemas de comunicaciones de emergencia.59
Estaciones repetidoras de microondas y de radio.59
Sistemas de vigilancia de datos ambientales y de calidad del agua.59
Faros, boyas y balizas de navegación marítima.59
Bombeo para sistemas de riego, agua potable en áreas rurales y abrevaderos para el ganado.59 60
Balizamiento para protección aeronáutica.59
Sistemas de protección catódica.59
Sistemas de desalinización.59
Vehículos de recreo.59
Señalización ferroviaria .59
Sistemas de carga para los acumuladores de barcos.
Postes de SOS (Teléfonos de emergencia en carretera).59
Parquímetros .61 62
Recarga de vehículos eléctricos.63
En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil, como
señalización de vías públicas, estaciones meteorológicas orepetidores de comunicaciones, las placas
fotovoltaicas se emplean como alternativa económicamente viable. Para comprender la importancia de
esta posibilidad, conviene tener en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de la población
mundial todavía no tiene acceso a la energía eléctrica.64
La energía fotovoltaica en España [editar]
Mapa de radiación solar en España.
Fachada fotovoltaica en el edificio MNACTEC(Tarrasa, España).
Véase también: Energía solar en España.
España es uno de los países de Europa con mayor irradiación anual.40 Esto hace que la energía solar
sea en este país más rentable que en otros. Regiones como el norte de España, que generalmente se
consideran poco adecuadas para la energía fotovoltaica, reciben más irradiación anual que la media
en Alemania, país que mantiene desde hace años el liderazgo en la promoción de la energía solar
fotovoltaica.40
La primera instalación fotovoltaica conectada a red en España fue la planta piloto de
100 kWp que Iberdrola instaló en San Agustín de Guadalix en1984.65 Sin embargo, durante la década de
1980, el mercado fotovoltaico en España se ciñó al abastecimiento de aplicaciones aisladas. No fue
hasta 1993 cuando se pudieron instalar otros cuatro sistemas de conexión a red, cada uno de 2,7 kWp,
en unas viviendas particulares de Pozuelo de Alarcón.65 A éstos le siguieron otros proyectos de
demostración: 42 kWp en una escuela de Menorca, 13,5 kWp en el Instituto de Energía Solar de
la Universidad Politécnica de Madrid, y 53 kWp en la Biblioteca de Mataró, siendo el más importante la
planta “Toledo-PV”, de 1 MW de potencia, que también fue conectada a la red en 1993.65
A finales de 1995 la potencia total sumaba 1,6 MW,66 a pesar de que ninguno de los sistemas
mencionados estuviera incorporado legalmente en el contexto general del sistema eléctrico. Al no existir
una normativa específica que los regulase, se encontraban en una especie de vacío legal.
En 1998, en concordancia con las medidas de apoyo a las energías renovables que se estaban llevando
a cabo en el resto de Europa, el Gobierno aprobó el Real Decreto 2818/199867 que reconocía la
necesidad de un tratamiento específico para esta alternativa energética, estableciendo unas primas de
30 y 60 pesetas (0,18 y 0,36 €) por kWh vertido a la red, para sistemas con potencia nominal superior e
inferior a 5 kWp, respectivamente. En el año 2000, sólo dos sistemas habían logrado acceder a esas
primas, y el Gobierno publicó un nuevo Real Decreto, el 1663/2000,68 que estableció condiciones
técnicas y administrativas específicas, y supuso el inicio de un lento despegue de la fotovoltaica en
España.
El verdadero marco regulador que impulsó definitivamente el desarrollo de centrales solares
fotovoltaicas conectadas a la red fue el Real Decreto 436/200469 y el RD 661/2007,70 en el que se
estipulaba una prima de 0,44 € por cada kWh fotovoltaico que se inyectaba a la red.
Gracias a esta regulación, España fue en el año 2008 uno de los países con más potencia fotovoltaica
instalada del mundo, con 2.708 MW instalados en un sólo año. Sin embargo, a partir del 30 de
septiembre de 2008 esta actividad quedó regulada mediante el RD 1578/200871 de retribución
fotovoltaica, que estableció unas primas variables en función de la ubicación de la instalación (suelo:
0,32 €/kWh o tejado: 0,34 €/kWh), estando sujetas además a un cupo máximo de potencia anual
instalada a partir de 2009 que se adaptaría año a año en función del comportamiento del mercado.
Estas modificaciones en la legislación del sector ralentizaron la construcción de nuevas plantas
fotovoltaicas, de tal forma que en 2009 se instalaron tan sólo 19 MW, en 2010 420 MW y en 2011 se
instalaron 354 MW correspondiendo al 2% del total de la Unión Europea.9 En términos de producción
energética, en 2010, la energía fotovoltaica cubrió en España aproximadamente el 2% de la generación
de electricidad.72 Mientras que en 2011 representó el 2,9% de la generación eléctrica, según datos del
operador, Red Eléctrica.
A finales de 2011 se aprobó el Real decreto por el que se estableció la regulación de las condiciones
administrativas, técnicas y económicas de la conexión a red de instalaciones de producción de energía
eléctrica de pequeña potencia.73 Sin embargo, todavía se espera que se apruebe la norma que
desarrolle las condiciones técnicas necesarias para dichas conexiones y la regulación de un modelo
de balance neto adecuado a las características del sistema eléctrico nacional.74
Actualmente, el acceso a la red eléctrica en España requiere una serie de permisos de la administración
y la autorización de la compañía eléctrica distribuidora de la zona. Ésta tiene la obligación de dar punto
de enganche o conexión a la red eléctrica, pero en la práctica el papeleo y la reticencia de las eléctricas
están frenando el impulso de las energías renovables en general, y de la energía fotovoltaica en
particular. Las eléctricas buscan motivos técnicos, como la saturación de la red, para controlar sus
intereses en otras fuentes energéticas y con la intención de bloquear la iniciativa de los pequeños
productores de energía solar fotovoltaica.75 76 77
Esta situación provoca una grave contradicción entre los objetivos de la Unión Europea para impulsar
las energías limpias, por una parte, y en España, la realidad de una escasa liberalización del sector
energético que impide el despegue y la libre competitividad de las energías renovables. A principios
de 2013 la potencia instalada en España ascendía a 4.381 MW.78
Situación actual en España [editar]
En enero de 2012 el Gobierno del Partido Popular aprobó el Real Decreto Ley 1/201279 por el que se
procedió a la suspensión de forma indefinida de los cupos del Régimen Especial de energía, es decir,
los procedimientos de preasignación de retribución y de los incentivos económicos para nuevas
instalaciones fotovoltaicas y demás energías renovables.79 En la práctica este RDL supuso que las
nuevas plantas fotovoltaicas que no estuvieran inscritas en cupos no recibirán prima alguna pero podrán
vender la energía a precio de mercado.
Tal regulación supuso un gran freno al desarrollo de la energía fotovoltaica y agravó la crisis del sector
renovable iniciada en el año 2010, cuando el anterior Gobierno socialista aprobó dos regulaciones, una
que limitaba la percepción de primas hasta el límite del año 25 (RD 1565/2010, de 19 de noviembre) y la
última, que fue publicada el día de Navidad, 24 de diciembre de 2010, en la que se limitaba el número
de horas susceptibles de pago, llegando a establecerse un recorte retroactivo de un 30% sobre lo
prometido anteriormente. Se hizo mediante un Real Decreto Ley (el 14/2010 de 24 de diciembre) por lo
que se impide su tramitación en los juzgados de forma directa al no poderse utilizar la vía del recurso de
inconstitucionalidad de forma directa por los administrados. Sí, en cambio, quedan medidas como las
efectuadas por fondos de inversión europeos mediante un arbitraje,80 recurso de inconstitucionalidad por
parte del Gobierno de la Región de Murcia 81 y manifestaciones vertidas por el comisario
europeo Günther Oettinger en el sentido de no querer tolerar medidas retroactivas que, por su
naturaleza, conllevan un fenómeno de inseguridad jurídica que hace quebrar para el extranjero la
confianza en el mercado español.82
La fotovoltaica en el resto del mundo [editar]
Mapamundi de radiación solar. Los pequeños puntos en el mapa muestran el área total de fotovoltaica necesaria
para cubrir la demanda mundial de energía usando paneles solares con una eficiencia del 8%.
Producción mundial de células solares por región.83
Históricamente, los Estados Unidos lideraron la instalación de energía fotovoltaica desde sus inicios
hasta 1997, cuando fueron alcanzados por Japón, que mantuvo el liderato hasta que Alemania la
sobrepasó en 2005, manteniendo esa posición desde entonces. Actualmente Alemania es, junto
a Italia, Japón, China y Estados Unidos, uno de los países donde la fotovoltaica está experimentando
actualmente un crecimiento más vertiginoso.
Energía solar fotovoltaica
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Energética | Construcción Verde | Legislación sobre energías | Enlaces, bibliografía y webgrafía
Definición
La energía solar fotovoltaica se basa en la captación de energía solar y su transformación en energía
eléctrica por medio de módulos fotovoltaicos.
Cédulas Fotovoltaicas
Son dispositivos formados por metales sensibles a la luz que desprenden electrones cuando los
fotones inciden sobre ellos. Convierten energía luminosa en energía eléctrica.
Están formados por células elaboradas a base de silicio puro con adición de impurezas de ciertos
elementos químicos, siendo capaces de generar cada una de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a
0,48 V, utilizando como materia prima la radiación solar.
Paneles solares.
Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares para conseguir un voltaje adecuado a
las aplicaciones eléctricas; los paneles captan la energía solar transformándola directamente en
eléctrica en forma de corriente continua, que se almacena en acumuladores, para que pueda ser
utilizada fuera de las horas de luz.
Los módulos fotovoltaicos admiten tanto radiación directa como difusa, pudiendo generar energía
eléctrica incluso en d�as nublados.
Elementos
Generador Solar: Conjunto de paneles fotovoltaicos que captan energía luminosa y la transforman
en corriente continua a baja tensión.
Acumulador: Almacena la energía producida por el generador. Una vez almacenada existen dos
opciones:
Sacar una línea de �ste para la instalación (utilizar lámpara y elementos de consumo eléctrico).
Transformar a través de un inversor la corriente continua en corriente alterna.
Regulador de carga: Su función es evitar sobrecargas o descargas excesivas al acumulador, puesto
que los daños podrían ser irreversibles. Debe asegurar que el sistema trabaje siempre en el punto de
máxima eficacia.
Inversor (opcional): Se encarga de transformar la corriente continua producida por el campo
fotovoltaico en corriente alterna, la cual alimentará directamente a los usuarios.
Un sistema fotovoltaico no tiene porque constar siempre de estos elementos, pudiendo prescindir de
uno o más de éstos, teniendo en cuenta el tipo y tamañoo de las cargas a alimentar, además de la
naturaleza de los recursos energéticos en el lugar de instalación.
Aplicaciones
Tradicionalmente este tipo de energía se utilizaba para el suministro de energía eléctrica en lugares
donde no era rentable la instalación de líneas eléctricas. Con el tiempo su uso se ha ido diversificando
hasta el punto que actualmente resultan de gran interés las instalaciones solares en conexión con la
red eléctrica.
La energía fotovoltaica tiene muchísimas aplicaciones, en sectores como las telecomunicaciones,
automoción, náuticos, parquímetros. También podemos encontrar instalaciones fotovoltaicas en
lugares como carreteras, ferrocarriles, plataformas petrolíferas o incluso en puentes, gaseoductos y
oleoductos.
Tiene tantas aplicaciones como pueda tener la electricidad. La única limitación existente es el coste
del equipo o el tamaño del campo de paneles.
Algunos usos:
Electrificación de viviendas rurales
Suministro de agua a poblaciones
Bombeo de agua / riegos
Naves ganaderas
Pastores eléctricos
Telecomunicaciones: repetidores de señal,
telefonía móvil y rural
Tratamiento de aguas: desalinización, cloración
Señaalizaciones (marítima, ferroviaria, terrestre y aérea) y alumbrado público
Conexión a la red
Protección catódica
Sistemas de telecontrol vía satélite, detección de incendios
Sistemas de bombeo solar
Los sistemas de bombeo alimentados por paneles solares fotovoltaicos pueden proporcionar agua
mediante su conexión a bombas, tanto de corriente continua como de corriente alterna.Ofrecen
importantes ventajas, así como una fiabilidad eléctrica muy elevada, llegando a un funcionamiento
plenamente automatizado. Entre estas ventajas destaca el hecho de que los sistemas de bombeo
pueden prescindir de la batería.
Como el incremento de las necesidades hídricas coincide con las é½pocas de mayor radiación solar,
suelen ser especialmente útiles en las demandas de cantidades medianas de agua. Existen diversos
tipos de modelos de sistemas de bombeo fotovoltaicos, siendo el más conocido de todos el de
accionamiento directo. Otro sistema muy empleado es el método tradicional de extracción de agua
mediante bomba de corriente alterna.
A partir de estos elementos, la energía generada por los módulos fotovoltaicos pasa directamente a un
inversor, éste transforma la tensión continua en alterna, inyectando la energía producida en la red
eléctrica comercial.
Productores Mundiales de Energía Fotovoltaica
JAPÓN: Actualmente, es el principal país productor de energía fotovoltaica a nivel mundial, el segundo
puesto lo ocupa ALEMANIA.
ESPAÑA: Es uno de los países europeos con niveles más altos de radiación solar y tiene un elevado
mercado potencial interior en sistemas conectados a la red. Pero, por contra, en la implantación de
energía solar se encuentra por detrás de países nórdicos como Suecia, Holanda o Alemania.
En España inciden 1.500 kilowatios/hora/m2 que se pueden aprovechar directamente (calor) o se
pueden convertir en otra fuente de energía (electricidad). La producción mundial de módulos
fotovoltaicos viene creciendo desde el año 2000 en un 30% anual y actualmente España es
considerada, junto con Estados Unidos, Israel y Australia, como uno de los grandes inversores
mundiales en el desarrollo de la energía solar para producir electricidad.
Ventajas
Medio Ambientales:
No contamina
No produce emisiones de CO2 ni de otros gases contaminantes a la atmósfera.
No consume combustibles.
No genera residuos
No produce ruidos
Es inagotable
Socio-Económicas:
Su instalación es simple
Requiere poco mantenimiento
Tienen una vida larga (los paneles solares duran aproximadamente 30 años)
Resiste condiciones climáticas extremas: granizo, viento, temperatura, humedad.
No existe una dependencia de los países productores de combustibles.
Instalación en zonas rurales desarrollo tecnologías propias.
Se utiliza en lugar de bajo consumo y en casas ubicadas en parajes rurales donde no llega la red
eléctrica general
Venta de excedentes de electricidad a una comparación eléctrica.
Tolera aumentar la potencia mediante la incorporación de nuevos módulos fotovoltaicos.
Inconvenientes
Su elevado coste. Una instalación que cubriera las necesidades de una familia podría costar más de
30.000 Euros, lo que la hace cara para uso doméstico.
Ejemplos
En España 14 municipios tienen ordenanzas que obliga a que los edificios de nueva construcción o
rehabilitados incluyan sistemas de energía solar térmica. Esta normativa pionera fue inicialmente
impulsada por el ayuntamiento de Barcelona.
El objetivo de esta normativa es que en edificios de nueva construcción y en edificios en
rehabilitaciones integrales al menos un 60 % de la energía para agua caliente sanitaria de las
viviendas sea solar en edificios de nueva construcción y en rehabilitaciones integrales.
En Barcelona, por ejemplo, antes de la entrada en vigor de la ordenanza había tan sólo 1.650 m2 de
paneles solares mientras que a finales del 2003 estos superaban los 14.000 m2. En la Ciudad Condal,
el ahorro energético que supone la energía solar se calcula que es equivalente al consumo de agua
caliente de 20.000 personas al año. Sin embargo, en España, el IDAE y la FEMP han detectado que un
40 % de las corporaciones locales desconocen la existencia de este instrumento legal para
promocionar la energía solar.
En Madrid, a pesar de disponer de ordenanza solar, se ha aprobado una moratoria para que de las
300.000 viviendas de los diferentes planes urbanísticos alrededor de 200.000 queden exentas de
instalar energía solar térmica.
En Sevilla han dado un nuevo paso al poner en marcha una ordenanza para la gestión local de la
energía que incluye también la promoción de la energía solar fotovoltaica y una visión más amplia que
incluye la eficiencia. Sevilla ha visualizado su apuesta solar en un árbol fotovoltaico de 5 KWp que
enviaría a la red eléctrica unos 8.000 kWh/año y supondría un ahorro de unos 7.529 kg/año de CO2.
Farolas-Plantas generadoras de energía fotovoltaica en L´HospitaletEjemplo pionero de
mobiliario urbano sostenible cuyas características técnicas se sintetizarán de la siguiente forma:
2 farolas-plantas generadoras
13 m de altura
2 proyectores de 250 y 400 watios
18 paneles fotovoltaicos representando una superficie de 25 m2
Efecto Medioambiental
La energía solar fotovoltaica es, al igual que el resto de energías renovables, inagotable, limpia,
respetable con el medio ambiente y sentando las bases de un autoabastecimiento.
Al igual que el resto de las energías limpias, contribuye a la reducción de emisión de gases de efecto
invernadero y especialmente de CO2,ayudando a cumplir los compromisos adquiridos por el Protocolo
de Kioto y a proteger nuestro planeta del cambio climático.
INTRODUCCIÓN
La energía solar fotovoltaica se basa en la captación de energía solar y su transformación en energía eléctrica por medio de celdas fotovoltaicas.
Los materiales semiconductores, para su utilización en celdas fotovoltaicas, han de ser producidos en purezas muy altas, normalmente con estructuracristalina.
La conversión de la energía solar a eléctrica se realiza de manera limpia, directa y elegante.
Existen dos elementos que sustentan la utilización de la energía fotovoltaica: "La necesidad de proteger el medio ambiente y la necesidad de crecer económicamente"
Definición
La energía solar fotovoltaica se basa en la captación de energía solar y su transformación en energía eléctrica por medio de celdas fotovoltaicas.
Principio de funcionamiento
La conversión fotovoltaica se basa en el efecto fotoeléctrico, es decir, en la conversión de la energía lumínica proveniente del sol en energía eléctrica.
Consiste en la captación de la energía radiante procedente del sol, equivalente a 3,8 E20 MW.
Es emitida por su superficie a la temperatura de 13 millones de grados (producida por las fusiones de átomos de Hidrógeno para formar Helio).
Se transmite por el espacio en forma de fotones de luz. Estos fotones atraviesan la atmósfera terrestre perdiendo parte de su energía por los impactos con la misma. Esta pérdida de energía será función de la distancia que recorre (latitud y altitud del sol) y del tipo de atmósfera que atraviesen (clara o nublada) hasta alcanzar la superficie de la Tierra.
Cuando fotones de un determinado rango de energía chocan con átomos de ciertos materiales semiconductores (el Silicio es el más representativo) les ceden su energía produciendo un desplazamiento de electrones que es en definitiva una corriente eléctrica.
Estos fotones se caracterizan por su energía y su longitud de onda (que forman lo que se llama espectro solar). Solo una parte de este espectro (que depende del material semiconductor) es aprovechada para el desplazamiento de los electrones.
Los materiales semiconductores, para su utilización en celdas fotovoltaicas, han de ser producidos en purezas muy altas, normalmente con estructura cristalina.
Estos cristales se cortan en rebanadas muy finas (del orden de micras) y se dopan unas con elementos químicos para producir huecos atómicos, lado "p", (en el caso del Si con Boro) y otras con otros elementos para producir electrones móviles, lado "n",(con Fósforo también en el caso del Si).
La unión de una rebanada "n" con una rebanada "p" (ambas son transparentes y por tanto dejan pasar los fotones) cada una con un conductor eléctrico metálico, forman así una célula fotoeléctrica, la cual bajo la incidencia de fotones, crea una corriente de electrones corriente eléctrica continua- a través del circuito eléctrico al que estén conectados los dos conductores de la celda.
CELDAS O CÉLULAS FOTOVOLTAICAS
Son dispositivos formados por metales sensibles a la luz que desprenden electrones cuando los fotones inciden sobre ellos. Convierten energía luminosa en energía eléctrica.
Están formados por células elaboradas a base de silicio puro con adición de impurezas de ciertos elementos químicos, siendo capaces de generar cada una de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 V, utilizando como materia prima la radiación solar.
Partes: 1, 2
Las celdas solares comerciales se fabrican con lingotes de silicio de alta pureza (material muy abundante en la arena). El lingote es rebanado en forma de placas delgadas llamadas obleas. El espesor típico usado es del orden de 300 nm (0.3 mm). Una fracción muy pequeña de tal espesor (del orden de 0.5 nm) es impregnado con átomos de fósforo. A esta capa se le conoce como tipo-n.
El resto de la oblea es impregnado con átomos de boro y se forma la capa conocida como tipo-p. Estas capas forman un campo eléctrico (voltaje interno construído) dentro de la oblea y cerca de la superficie que recibe la luz del sol. Dicho voltaje es el responsable de separar a las cargas fotogeneradas positivas (huecos) y negativas (electrones).
La celda cuenta con dos terminales que se conectan a un circuito externo para extraer la corriente eléctrica producida. La cara de la oblea expuesta a la luz, posee un enrejado metálico muy fino (plata y/o aluminio), el cual colecta los electrones fotogenerados. Esta capa corresponde a la terminal negativa. Sobre este enrejado está conectado uno de los conductores del circuito exterior. La otra cara cuenta con una capa metálica, usualmente de aluminio. Esta corresponde a la terminal positiva ya que en ella se acumulan las cargas positivas. Sobre esta capa está conectado el otro conductor del circuito exterior. También la celda esta cubierta con una película delgada anti reflejante para disminuir las pérdidas por reflexión.
Figura. Generación eléctrica en una celda fotovoltaica
PANEL SOLAR
Están formados por varias celdas fotovoltaicas
Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares para conseguir un voltaje adecuado a las aplicaciones eléctricas; los paneles captan laenergía solar transformándola directamente en eléctrica en forma de corriente continua, que se almacena en acumuladores, para que pueda ser utilizada fuera de las horas de luz.
Los módulos fotovoltaicos admiten tanto radiación directa como difusa, pudiendo generar energía eléctrica incluso en días nublados.
En general las células tienen potencias nominales próximas a 1Wp, lo que quiere decir que con una radiación de 1000W/m2 proporcionan valores de tensión de unos 0,5 V y una corriente de unos dos amperios.
Para obtener potencias utilizables para aparatos de mediana potencia, hay que unir un cierto número de células con la finalidad de obtener la tensión y la corriente requeridas.
Para tener más tensión hay que conectar varias células en serie. Conectando 36 (dimensiones normales, 7.6 cm de diámetro) se obtienen 18 V, tensión suficiente para hacer funcionar equipos a 12V, incluso con iluminaciones mucho menores de 1kW/m2.
La unidad básica de las instalaciones fotovoltaicas es, pues, la placa fotovoltaica, que contiene entre 20 y 40 células solares; estas placas se conectan entre sí en serie y/o paralelo para obtener el voltaje deseado (12V, 14V, etc.).
Estas células interconectadas y montadas entre dos láminas de vidrio que las protegen de la intemperie constituyen lo que se denomina un módulo fotovoltaico.
ELEMENTOS
GENERADOR SOLAR: conjunto de paneles fotovoltaicos que captan energía luminosa y la transforman en corriente continúa a baja tensión.
ACUMULADOR: Almacena la energía producida por el generador. Una vez almacenada existen dos opciones:
Sacar una línea de éste para la instalación (utilizar lámpara y elementos de consumo eléctrico).
Transformar a través de un inversor la corriente continua en corriente alterna.
REGULADOR DE CARGA: Su función es evitar sobrecargas o descargas excesivas al acumulador, puesto que los daños podrían ser irreversibles. Debe asegurar que el sistema trabaje siempre en el punto de máxima eficacia.
INVERSOR (opcional): Se encarga de transformar la corriente continua producida por el campo fotovoltaico en corriente alterna, la cual alimentará directamente a los usuarios.
Un sistema fotovoltaico no tiene porque constar siempre de estos elementos, pudiendo prescindir de uno o más de éstos, teniendo en cuenta el tipo y tamaño de las cargas a alimentar, además de la naturaleza de los recursos energéticos en el lugar de instalación.
Tipos de Sistemas Fotovoltaicos Sistemas autónomos o Remotos
Los sistemas autónomos son el mercado que estimuló la producción industrial de módulos Fotovoltaicos y dio credibilidad a la energía, al demostrar que pese a su costo, son la opción más económica en algunas aplicaciones terrestres.
La energía generada a partir de la conversión fotovoltaica se utiliza para cubrir pequeños consumos eléctricos en el mismo lugar donde se produce lademanda.
Es el caso de aplicaciones como la electrificación de:viviendas alejadas de la red eléctrica convencional, básicamente electrificación rural;
servicios y alumbrado público: iluminación pública mediante farolas autónomas de parques, calles, monumentos, paradas de autobuses, refugios de montaña, alumbrado de vallas publicitarias, etc.
Con la alimentación fotovoltaica de luminarias se evita la realización de zanjas, canalizaciones, necesidad de adquirir derechos de paso, conexión a red eléctrica, etc.
Aplicaciones agrícolas y de ganado: bombeo de agua, sistemas de riego, iluminación de invernaderos y granjas, suministro a sistemas de ordeño,refrigeración, depuración de aguas, etc.;
Señalización y comunicaciones: navegación aérea (señales de altura, señalización de pistas) y marítima (faros, boyas), señalización de carreteras, vías de ferrocarril, repetidores y reemisores de radio y televisión y telefonía, cabinas telefónicas aisladas con recepción a través de satélite o de repetidores, sistemas remotos de control y medida, estaciones de tomas de datos, equipos sismológicos, estaciones metereológicas, dispositivos de señalización y alarma, etc. El balizamiento es una de las aplicaciones más extendida, lo que demuestra la alta fiabilidad de estos equipos.
Por su parte, en las instalaciones repetidoras, su ubicación generalmente en zonas de difícil acceso obligaban a frecuentes visitas para hacer el cambiode acumuladores y la vida media de éstos se veía limitada al trabajar con ciclos de descarga muy acentuados.
Aplicaciones de sistemas fotovoltaicos autónomos en Electrificación Rural
Telecomunicaciones y medición remota de señales
.
Aplicaciones marinas y señalización
Sistemas conectados a la red
En cuanto a las instalaciones conectadas a la red e pueden encontrar dos casos: centrales fotovoltaicas, (en las que la energía eléctrica generada se entrega directamente a la red eléctrica, como en otra central convencional de generación eléctrica) y sistemas fotovoltaicos en edificios o industrias, conectados a la red eléctrica, en los que una parte de la energía generada se invierte en el mismo autoconsumo del edificio, mientras que la energía excedente se entrega a la red eléctrica.
También es posible entregar toda la energía a la red; el usuario recibirá entonces la energía eléctrica de la red, de la misma manera que cualquier otro abonado al suministro.
Tipos de sistemas conectados a la red
Generadores dispersos.- Son generadores de baja capacidad (1-10KW) instalados en inmuebles residenciales , comerciales o institucionales.
Estaciones Centrales.- Son plantas de gran capacidad (de hasta varios MW) Operadas por la compañía suministradora. La interconexión con la red siempre es trifásica debido al rango de potencia.
Estaciones de apoyo a la red.- Son similares a una estación central, su objetivo es proporcionar alivio térmico a subestaciones y o líneas dedistribución que se encuentren cerca del límite de su capacidad.
Producción de energía solar fotovoltaica
Alemania es en la actualidad el segundo productor mundial de energía solar fotovoltaica tras Japón, con cerca de 5 millones de metros cuadrados de colectores de sol, aunque sólo representa el 0,03% de su producción energética total. La venta de paneles fotovoltaicos ha crecido en el mundo al ritmo anual del 20% en la década de los noventa. En la UE el crecimiento medio anual es del 30%, y Alemania tiene el 80% de la potencia instalada.
El crecimiento actual de las instalaciones solares fotovoltaicas está limitado en 2006 por la falta de materia prima en el mercado (silicio de calidadsolar) al estar copadas las fuentes actuales. Diversos planes se han establecido para nuevas factorías de este material en todo el mundo, incluyendo en mayo de 2006 la posibilidad de que se instale una en España con la colaboración de los principales actores del mercado. La inyección en red de la Energía solar fotovoltaica, está probada por el Gobierno Español con el 575 % del valor del kilowatiohora normal. Lo que corresponde con unos 0,44 euros por cada kwh que se inyecte en red.
Actualmente, el acceso a la red eléctrica en España requiere una serie de permisos de la administración y la autorización de la compañía eléctrica distribuidora de la zona. Esta tiene la obligación de dar punto de enganche o conexión a la red eléctrica, pero en la práctica el papeleo y la reticencia de las eléctricas están frenando el impulso de las energías renovables.
Las eléctricas buscan motivos técnicos como la saturación de la red para controlar sus intereses en otras fuentes energéticas y con la intención de bloquear la iniciativa de los pequeños productores de energía solar fotovoltaica. Esta situación provoca una grave contradicción entre los objetivos de la Unión Europea para impulsar las energías limpias y la realidad de una escasa liberalización en España del sector energético que impide el despegue y la libre competitividad de las energías renovables.
Centrales de energía solar fotovoltaica
Central solar
La mayor central de energía solar del mundo hasta el año 2004 se encontraba en la ciudad de Espenhain, cerca de Leipzig. Con 33.500 paneles solares modulares monocristalinos y una capacidad de producción de 5 megavatios, la central es suficiente para abastecer a 1800 hogares. La inversiónascendió a 20 millones de euros, según Shell Solar y Geosol, las firmas constructoras. Actualmente la empresa alemana SAG Solarstrom, que opera en España con el nombre TAU Solar, ha construido la mayor huerta solar del mundo en Erlasee (Alemania). Esta sustituye a la central de Espenhain. La nueva central de Erlasee cuenta en su totalidad con una capacidad de producción de 12 megavatios.
El mayor fabricante europeo de productos fotovoltaicos es la compañía alemana RWE SCHOTT Solar con sede en Alzenau (Baviera). Esta compañía posee la planta de producción fotovoltaica más moderna y completamente integrada del mundo. En 2003 la compañía generó ventas netas de 123 millones de euros y tiene más de 800 empleados.
Además Friburgo de Brisgovia es la sede de ISES (Sociedad Internacional de Energía Solar).
LA INVERSIÓN EN ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
ES UNA INVERSIÓN INTERESANTE
Rentable
Una inversión que pone en valor un espacio no productivo, como la cubierta de su nave o un terreno que no rinde.
Ofrece una rentabilidad de entre el 10% y el 15%.
Segura
Una inversión que genera ingresos recurrentes, previsibles y garantizados por la ley sin ningún esfuerzo de gestión por su parte.
Sencilla
Una inversión que no necesita apenas mantenimiento, sin emisiones ni consumos, que funcionará en silencio durante más de 25 años.
Sostenible
Cada kWh producido con la instalación evita la generación del mismo kWh con centrales contaminantes. No se generan emisiones de CO2, Nox, Sox.
APLICACIONES
Tradicionalmente este tipo de energía se utilizaba para el suministro de energía eléctrica en lugares donde no era rentable la instalación de líneas eléctricas. Con el tiempo su uso se ha ido diversificando hasta el punto que actualmente resultan de gran interés las instalaciones solares en conexión con la red eléctrica.
La energía fotovoltaica tiene muchísimas aplicaciones, en sectores como las telecomunicaciones, automoción, náuticos, parquímetros. También podemos encontrar instalaciones fotovoltaicas en lugares como carreteras, ferrocarriles, plataformas petrolíferas o incluso en puentes, gaseoductos y oleoductos. Tiene tantas aplicaciones como pueda tener la electricidad. La única limitación existente es el coste del equipo o el tamaño del campo de paneles.
Algunos usos:
Electrificación de viviendas rurales Suministro de agua a poblaciones Bombeo de agua / riegos Naves ganaderas Pastores eléctricos Telecomunicaciones: repetidores de señal, telefonía móvil y rural Tratamiento de aguas: desalinización, cloración Señalizaciones (marítima, ferroviaria, terrestre y aérea) y alumbrado público Conexión a la red Protección catódica Sistemas de telecontrol vía satélite, detección de incendios
IMPACTO MEDIOAMBIENTAL
La energía solar fotovoltaica es, al igual que el resto de energías renovables, inagotable, limpia, respetuosa con el medio ambiente y sentando las bases de un autoabastecimiento. Al igual que el resto de las energías limpias, contribuye a la reducción de emisión de gases de efecto invernadero y especialmente de CO2, ayudando a cumplir los compromisos adquiridos por el Protocolo de Kioto y a proteger nuestro planeta del cambio climático.
Ventajas
MEDIO AMBIENTALES
Al no producirse ningún tipo de combustión, no se generan contaminantes atmosféricos en el punto de utilización, ni se producen efectos como lalluvia ácida, efecto invernadero por CO2, etc.
El Silicio, elemento base para la fabricación de las células fotovoltaicas, es muy abundante, no siendo necesario explotar yacimientos de forma intensiva.
Al ser una energía fundamentalmente de ámbito local, evita pistas, cables, postes, no se requieren grandes tendidos eléctricos, y su impacto visual es reducido. Tampoco tiene unos requerimientos de suelo necesario excesivamente grandes (1kWp puede ocupar entre 10 y 15 m2).
Prácticamente se produce la energía con ausencia total de ruidos.
Además, no precisa ningún suministro exterior (combustible) ni presencia relevante de otros tipos de recursos (agua, viento).
Es inagotable.
SOCIO-ECONÓMICAS
Su instalación es simple Requiere poco mantenimiento Tienen una vida larga (los paneles solares duran aproximadamente 30 años) Resiste condiciones climáticas extremas: granizo, viento, temperatura,
humedad. No existe una dependencia de los países productores de combustibles. Instalación en zonas rurales → desarrollo tecnologías propias. Se utiliza en lugar de bajo consumo y en casas ubicadas en parajes rurales
donde no llega la red eléctrica general Venta de excedentes de electricidad a una compañía eléctrica. Tolera aumentar la potencia mediante la incorporación de nuevos módulos
fotovoltaicos.
Inconvenientes
Impacto en el proceso de fabricación de las placas:Extracción del Silicio, fabricación de las células
Explotaciones conectadas a red: Necesidad de grandes extensiones de terreno Impacto visual
Barreras para su desarrollo
De carácter administrativo y legislativo:Falta de normativa sobre la conexión a la red.
De carácter inversor: Inversiones iniciales elevadas. De carácter tecnológico: Necesidad de nuevos desarrollos tecnológicos De carácter social: Falta de información
PRODUCTORES MUNDIALES DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA JAPÓN: Actualmente, es el principal país productor de energía fotovoltaica a
nivel mundial, el segundo puesto lo ocupa ALEMANIA. ESPAÑA: Es uno de los países europeos con niveles más altos de radiación
solar y tiene un elevado mercado potencial interior en sistemas conectados a la red. Pero, por contra, en la implantación de energía solar se encuentra por detrás de países nórdicos como Suecia, Holanda o Alemania.
En España inciden 1.500 kilowatios/hora/m2 que se pueden aprovechar directamente (calor) o se pueden convertir en otra fuente de energía (electricidad).
La producción mundial de módulos fotovoltaicos viene creciendo desde el año 2000 en un 30% anual y actualmente España es considerada, junto con Estados Unidos, Israel y Australia, como uno de los grandes inversores mundiales en el desarrollo de la energía solar para producir electricidad.
Ejemplos de Aplicaciones y de lugares en donde se usa la energía fotovoltaica:
En España 14 municipios tienen ordenanzas que obliga a que los edificios de nueva construcción o rehabilitados incluyan sistemas de energía solar térmica. Esta normativa pionera fue inicialmente impulsada por el ayuntamiento de Barcelona. El objetivo de esta normativa es que en edificios de nueva construcción y en edificios en rehabilitaciones integrales al menos un 60 % de la energía para agua caliente sanitaria de las viviendas sea solar en edificios de nueva construcción y en rehabilitaciones integrales.
En Barcelona, por ejemplo, antes de la entrada en vigor de la ordenanza había tan sólo 1.650 m2 de paneles solares mientras que a finales del 2003 estos superaban los 14.000 m2. En la Ciudad Condal, el ahorro energético que supone la energía solar se calcula que es equivalente al consumo de agua caliente de 20.000 personas al año. Sin embargo, en España, han detectado que un 40 % de las corporaciones locales desconocen la existencia de este instrumento legal para promocionar la energía solar.
En Sevilla han dado un nuevo paso al poner en marcha una ordenanza para la gestión local de la energía que incluye también la promoción de la energía solar fotovoltaica y una visión más amplia que incluye la eficiencia. Sevilla ha visualizado su apuesta solar en un árbol fotovoltaico de 5 KWp que enviará a la red eléctrica unos 8.000 kWh/año y supondrá un ahorro de unos 7.529 kg/año de CO2.
SISTEMAS DE BOMBEO SOLAR
Los sistemas de bombeo alimentados por paneles solares fotovoltaicos pueden proporcionar agua mediante su conexión a bombas, tanto de corriente continua como de corriente alterna. Ofrecen importantes ventajas, así como una fiabilidad eléctrica muy elevada, llegando a un funcionamiento plenamente automatizado.
Entre estas ventajas destaca el hecho de que los sistemas de bombeo pueden prescindir de la batería. Como el incremento de las necesidades hídricas coincide
con las épocas de mayor radiación solar, suelen ser especialmente útiles en las demandas de cantidades medianas de agua.
Existen diversos tipos de modelos de sistemas de bombeo fotovoltaicos, siendo el más conocido de todos el de accionamiento directo. Otro sistema muy empleado es el método tradicional de extracción de agua mediante bomba de corriente alterna.
A partir de estos elementos, la energía generada por los módulos fotovoltaicos pasa directamente a un inversor, éste transforma la tensión continua en alterna, inyectando la energía producida en la red eléctrica comercial.
Preguntas Frecuentes:
¿No sacaría más beneficio si consumo directamente la energía que generan las placas y vendo la que me sobra?
Respuesta: No. La energía que producen los paneles fotovoltaicos se vende a un precio primado my superior al que pagamos a la Compañía eléctrica, por lo tanto, es más ventajoso venderla toda a ese precio y comprar a la Compañía eléctrica toda la electricidad que consumimos.
¿Podría funcionar un colector solar térmico en la Luna, dónde no existe atmósfera?
Respuesta: Si por qué el efecto invernadero se produce dentro del colector, de hecho recibiría más radiación al no haber atmósfera.
¿Qué pasa cuando no hace sol?
Cuando está nublado, no hay radiación solar directa, pero hay luz difusa, y las células producirán electricidad, aunque con menor rendimiento. De noche, las células no producen, pero tampoco consumen nada.
¿Qué pasa si los módulos están sucios?
El polvo y la suciedad dificultan que la radiación alcance la célula de silicio, reduciendo la producción eléctrica. En cualquier caso, los módulos siempre se montan con un cierto grado de inclinación, y la propia agua de lluvia limpiará los módulos periódicamente.
¿El granizo puede dañar los módulos?
Las células están protegidas por vidrio templado, parecido al de los automóviles. Siempre se puede, además, contratar un seguro.
¿Un rayo puede inutilizar los módulos?
La estructura del módulo tiene protección mediante conexión a tierra.
¿Se necesita mucho mantenimiento?
Los sistemas fotovoltaicos sin seguimiento solar no tienen partes móviles, por lo que el desgaste es mínimo. Una inspección visual anual y los controles de seguridad de las conexiones eléctricas obligatorios son suficientes.
¿Qué diferencia a la energía solar fotovoltaica de la térmica?
La energía solar térmica genera calor para ACS y de calefacción, sustituyendo a otras fuentes de energía primaria, como el gas natural o el gas-oil. Las instalaciones son menos fiables y su mantenimiento es más complejo, ya que incluyen tuberías, válvulas, calderas, etc. Su vida útil es menor que la de los sistemas fotovoltaicos.
CONCLUSIONES
La producción de energía fotovoltaica se realiza de manera limpia, directa y elegante por ende esta tiende a proyectarse como una de las mejores alternativas a nivel mundial para obtener energía eléctrica.
Sabiendo que la generación de energía fotovoltaica trae consigo un sinnúmero de ventajas creemos que todos los países deberían implementar este nuevo sistema ya que gracias a ello se contribuye con la naturaleza y este es además muy rentable en cuanto a lo económico.
Finalmente en nuestro medio se podría implementar este sistema tratando de incentivar a profesionales y a estudiantes que se dirijan hacia este campo ya que a la larga será uno de las tecnologías más comunes y necesarias a ser utilizadas.
BIBLIOGRAFÍA Gregorio Gil García. ENERGIAS DELS SIGLO XXI. 2008. Fernández Salgado. GUÍA COMPLETA DE LA ENERGÍA SOLAR
FOTOVOLTAICA Y TERMOELÉCTRICA. Javier Martín Jiménez.sistemas solares fotovoltaicos. Año 2008. Anne Labouret y Michel Villoz ENERGÍA SOLAR
FOTOVOLTAICA. MANUAL PRÁCTICO Año 2008. Terry Galloway. LA CASA SOLAR. Guía de diseño, construcción y
mantenimiento CIEMAT. Fundamentos, dimensionado y aplicaciones de la energía solar
fotovoltaica. (1999). KNOPF, Hannes. Analysis, Simulation, and Evaluation of Maximum Power
Point Tracking (MPPT) Methods for a solar Powered Vehicle. Portland State University. (1999).
Comunidades andinas
Instalarán 500 mil paneles solares en zonas rurales del Perú hasta 2016
PerúEl Ejecutivo está trabajando en forma intensa para llegar a un coeficiente de electrificación a nivel nacional que supere el 90% hacia el 2016 y para ello se requiere trabajar en las zonas rurales.Una de las metas de inclusión social del gobierno es alcanzar a ese 14% de familias peruanas que no tiene acceso a la electrificación.
Lun, 01/04/2013 - 16:59
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Lima. El Ministerio de Energía y Minas (MEM) tiene la meta de instalar 500 mil paneles fotovoltaicos o solares en las zonas rurales y alejadas del Perú hasta el 2016, informó este lunes el viceministro de Energía, Edwin Quintanilla.Precisó que esa medida tiene como fin llevar la electricidad a poblaciones del interior del Perú que aún carecen de ese servicio.
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“Por sistemas fotovoltaicos se irá a zonas a las cuales no se ha llegado, se necesita ir más al fondo de las zonas andinas. La idea es llegar hasta 500 mil paneles en los siguientes tres años”, declaró.
Indicó que el Ejecutivo está trabajando en forma intensa para llegar a un coeficiente de electrificación a nivel nacional que supere el 90% hacia el 2016 y para ello se requiere trabajar en las zonas rurales.
“La energía llegó al Perú hace 130 años pero es un proceso largo, pues un 86% de peruanos tiene electricidad y el 14%, que no lo tiene”, aseveró.
Por ello, dijo, una de las metas de inclusión social del gobierno es alcanzar a ese 14% de familias peruanas que no tiene acceso a la electrificación.
Quintanilla comentó que los sistemas fotovoltaicos, como fuentes alternativa de generación de energía representa menos del cinco por ciento del universo
energético actual, no obstante, remarcó, es de vital importancia para el sector rural.
Con soluciones innovadoras y económicas se puede avanzar en dar acceso a servicios de electricidad a peruanos que están más al fondo de las zonas andinas y de la selva y que no cuentan con estos servicios, acotó.
Los paneles o módulos fotovoltaicos (están formados por un conjunto de celdas (células fotovoltaicas) que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos (energía solar fotovoltaica).
Energía solar conectará a comunidades indígenas de PerúZoraida Portillo
24 septiembre 2010 | ES
Kit Eurosolar en una comunidad alto andina del Perú
Programa Euro-Solar
[LIMA] Ciento treinta comunidades indígenas de los Andes y la Amazonía del Perú tendrán acceso a Internet mediante un sistema satelital que usa paneles solares.
La instalación se completará en enero del próximo año y forma parte del programa de energías renovables Euro-Solar, financiado por la Unión Europea.
Así lo confirmó a SciDev.Net Jorge Suárez, jefe de Energías Renovables del Ministerio de Energía y Minas, contraparte nacional del proyecto.
Suárez señaló que este servicio será un complemento a los ‘euro-kits’, que en su mayor parte ya han sido o vienen siendo instalados en las comunidades beneficiarias, en muchas de las cuales los pobladores no hablan castellano.
Los euro-kits producen energía basándose exclusivamente en fuentes renovables, como paneles fotovoltaicos, un aerogenerador de energía eléctrica y una antena satelital que alimenta los sistemas y equipos de una sala educativa que cuenta con computadoras con acceso a Internet y telefonía satelital.
Completa el euro-kit un refrigerador para almacenar vacunas, un purificador de agua, un cargador de baterías e iluminación de las instalaciones de uso comunitario.
La adquisición, transporte, instalación y puesta en servicio de las 130 estaciones remotas vía satélite se hará en alianza con una empresa privada que ganó una licitación pública internacional.
El Ministerio de Educación se encargará de integrar las instalaciones al proceso educativo. Con ese fin, capacitará en sus propias lenguas nativas a los profesores de las 130 escuelas beneficiarias del programa.
Además de Perú, el proyecto beneficiará a cerca de 600 comunidades rurales e indígenas de ocho países de Centro y Sudamérica, las que en enero de 2011 contarán con euro-kits de producción de energía que
beneficiarán a unas 300 mil personas de lugares remotos.
Guatemala, ocupa el segundo lugar con 110 comunidades, Ecuador con 91 y Honduras con 68. Otros países que participan en Euro-Solar son Bolivia, El Salvador, Nicaragua y Paraguay.
Además de la instalación y puesta en marcha de los equipos, se capacita a los miembros de las comunidades para su gestión y mantenimiento y se les apoya en el desarrollo de servicios básicos de educación, salud, tecnologías de la información y fomento de actividades productivas.
Euro-Solar comenzó en enero de 2007 con un presupuesto de € 30 millones, cofinanciados en 80 por ciento por la Comisión Europea y el porcentaje restante por cada país beneficiario.
A pocos meses de culminar, la página web de Euro-Solar consigna 79 por ciento de obras finalizadas y 19 por ciento en fase de finalización. Sólo en dos por ciento de las comunidades no ha sido posible iniciar las obras.
