El Sol arroja sobre la Tierra diez mil veces más energías que la que se consume en el mundo. Sería poco racional no intentar aprovechar, por todos los medios técnicamente posibles, esta fuente de energía solar gratuita, limpia e inagotable. Es preciso señalar que existen algunos problemas que debemos afrontar y superar. Hay que tener en cuenta que esta energía solar está sometida a continuas fluctuaciones y a variaciones bruscas.
Es de vital importancia proseguir con el desarrollo y perfeccionamiento de la todavía incipiente tecnología de captación, acumulación y distribución de la energía solar, para conseguir las condiciones que la hagan definitivamente competitiva, a escala planetaria.
Radiación solar. Conceptos y definiciones
La temperatura efectiva de la superficie del sol es de unos 5.900 K. Esto significa que la emisión de radiación de un cuerpo negro ideal que se encontrara a 5.900 K sería muy parecida a la del Sol. Dicha emisión se describe mediante un espectro de intensidad radiante que establece la proporción en que participan las diferentes longitudes de onda de las que está compuesta la radiación. La mayor parte de los fotones emitidos por el Sol tienen una longitud de onda comprendida entre 0.3 y 3 μm, aunque solo las que van desde 0.4 y 0.7 μm son susceptibles de ser captadas por el ojo humano, formando lo que se conoce como radiación visible. El resto, esto es, la “no visible”, transporta también una considerable energía que es preciso tener en cuenta.
La cantidad de luz recibida por un sistema fotovoltaico en una localización dada consta de tres componentes:
A. Luz procedente directamente del sol.
B. Luz procedente del cielo tras ser difuminada por los gases y masas de vapor en suspensión en la atmósfera.
C. Luz procedente de los dos componentes citados anteriormente, pero que han sido reflejadas por la tierra y otras superficies.
Generación de la energía solar fotovoltaica
Para poder comprender el proceso de generación de energía solar, es necesario describir los componentes que actúan en el proceso. La Energía Solar Fotovoltaica es una tecnología que genera corriente continua por medio de semiconductores cuando son iluminados por un haz de fotones. Mientras la luz incide sobre una célula solar, que es el nombre dado al elemento fotovoltaico individual, se genera energía eléctrica, cuando la luz se extingue, la electricidad desaparece. Esa corriente continua generada, se transforma en corriente alterna a través de un inversor, para su posterior uso cotidiano.
Células fotovoltaicas
El proceso de transformación de energía solar en energía eléctrica se produce en el panel o célula solar, la cual está formada por un elemento semiconductor, el más comúnmente utilizado es el silicio y se puede dividir en tres subcategorías:
1. Las células de silicio mono-cristalino están constituidas por un único cristal de silicio, normalmente manufacturado mediante el proceso Czochralski. Este tipo de células presenta un color azul oscuro uniforme. El rendimiento típico de una célula fotovoltaica de silicio mono-cristalino oscila entre el 15%-21%.
2. Las células de silicio poli-cristalino, también llamado multi-cristalino, están constituidas por un conjunto de cristales de silicio, lo que explica que su rendimiento sea algo inferior al de las células mono-cristalinas. Se caracterizan por un color azul más intenso. Los rendimientos típicos de una célula fotovoltaica de silicio poli-cristalino oscilan entre el 12 %-15 %.
3. Las células de silicio amorfo. Son menos eficientes que las células de silicio cristalino, pero también menos costosas. Este tipo de células es, por ejemplo, el que se emplea en aplicaciones solares como relojes o calculadoras.
Paneles fotovoltaicos
Las características eléctricas de una célula no son suficientes para alimentar las cargas convencionales. Es necesario realizar agrupaciones en serie y paralelo para entregar tensión y corriente adecuadas. Un módulo fotovoltaico es una asociación de células a las que protege físicamente de la intemperie y aísla eléctricamente del exterior, dando rigidez mecánica al conjunto. Existen multitud de módulos diferentes, tanto por su configuración eléctrica como por sus características estructurales y estéticas.
Inversores
El sistema de acondicionamiento y control energético está formado por un inversor que transforma la corriente continua en alterna, y controla la cantidad de energía destinada a la red mediante un filtro L-C montado en el interior del propio inversor.
La potencia suministrada por un generador fotovoltaico depende del punto de la instalación en el que está operando. Para optimizar el suministro de energía de la planta, el generador debe adaptarse a la carga, de modo que el punto de funcionamiento corresponda siempre al punto de potencia máxima.
En SEE INGENIERIA diseñamos y calculamos sistemas de energía solar, tanto sean autónomos o mixtos. Hacenos tu consulta.