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¿Qué es la Energía Solar Fotovoltaica?

La fotovoltaica es el campo de la tecnología y la investigación relacionada con los dispositivos que convierten directamente la luz solar en electricidad.

Fotovoltaica significa literalmente "luz-electricidad". "Foto" es un derivado de la palabra griega "phõs", que significa luz. “Volt" es una abreviatura del nombre de Alessandro Volta (1745-1827) que fue un pionero en el estudio de la electricidad.

Ahora, considerando que no todos somos expertos en el tema, no todos conocemos el término “fotovoltaico”.

Por ello, se le conoce a este término de una manera común como “electricidad solar.” Siendo ésta, la electricidad que obtenemos de la luz solar.

Existe una creciente necesidad de energía en el mundo. Las fuentes de energía tradicionales, basadas en los combustibles fósiles son limitadas.

Por ende, se agotarán en el futuro próximo. Esto hace que la energía solar fotovoltaica se considere una fuente de energía prometedora.

Nueva llamada a la acción

De hecho, la compañía petrolera Shell espera que la energía solar fotovoltaica se convierta en la principal fuente de energía para la "era post-fósil". Esto significa que en el futuro la electricidad solar jugará un papel importante, según expertos en el área.

Pero, ¿a qué se debe esto? La energía solar es una fuente de energía limpia, asequible, fiable y más importante, renovable.

La electricidad solar o la tecnología fotovoltaica (PV) convierte la luz solar directamente en electricidad generalmente a través de paneles solares.

Además, la tecnología fotovoltaica, contribuye a los sistemas energéticos de manera sostenible. Esto mediante la diversificación de las fuentes de energía y la seguridad del suministro eléctrico.

La energía solar se utiliza directamente en dos formas principales.

1) Conversión directa en electricidad que tiene lugar en dispositivos semiconductores llamados células solares.

2) Acumulación de calor en los colectores solares.

Por lo tanto, no confunda las células solares con los colectores solares. La conversión directa de la radiación solar en electricidad se describe a menudo como una conversión de energía fotovoltaica (FV). Esto debido a que se basa en el efecto fotovoltaico.

El efecto fotovoltaico

 

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El efecto fotovoltaico se puede explicar de la siguiente manera. La luz solar entrante golpea un material semiconductor (típicamente silicio).

Esta golpea electrones sueltos, poniéndolos en movimiento. Así genera una corriente eléctrica que puede ser capturada con el cableado.

Asimismo, esta corriente que se obtiene, se conoce como electricidad de corriente continua (CC) y debe convertirse en electricidad de corriente alterna (CA) mediante un inversor solar.

Luego de que se hace la conversión, se puede aprovechar de esta electricidad solar.

Este efecto es el proceso fundamental de la tecnología fotovoltaica. ¿Por qué? Simple, porque de él depende que se convierta la energía solar en electricidad. Esto lo hace por medio de las células fotovoltaicas.

Las células solares

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La célula solar es el componente básico de la tecnología fotovoltaica. Las células solares están hechas de materiales semiconductores. Uno de ellos puede ser el silicio.

Existen varios tipos de células solares. Sin embargo, las células producidas por la mayoría de los grandes productores actuales están hechas principalmente de silicio cristalino.

Este funciona como material semiconductor. Este es un material no tóxico y abundante en la Tierra.

Es importante destacar que una célula solar tiene una vida útil de más de 30 años.

Además, como se ha visto hasta ahora, está formada por un material abundante en la corteza terrestre, no contaminante ni tóxico. Es uno de los productos semiconductores más fiables.

En 1958, se le dio el primer uso práctico de las células solares. Fue en la generación de electricidad en el satélite en órbita Vanguard 1.

Estas primeras células solares se fabricaron a partir de obleas de silicio monocristalino y tuvieron una eficiencia del 6%.

Esta aplicación fue durante un tiempo la única que se les dio a las células solares. La crisis energética de los años 60 aceleró una búsqueda de nuevas fuentes de energía. Esto sería para aplicaciones terrestres. Aquello resultó en un creciente interés por la energía solar fotovoltaica.

El principal obstáculo de la utilización de células solares para la electricidad terrestre es el precio.

Durante años, la electricidad solar ha tenido un precio elevado en comparación con el precio de la electricidad generada a partir de las fuentes tradicionales.

Es por ello que ha habido un gran esfuerzo en el sector para reducir el precio de la energía solar.

Habría que nivelar los precios de la electricidad solar a niveles de la electricidad convencional. El aspecto positivo es que se esto se está logrando en los últimos años.

Los colectores solares

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Los colectores solares transforman la radiación solar en calor y transfieren ese calor a un medio (agua, fluido solar o aire). El calor solar se puede utilizar para calentar agua, para sistemas de calefacción o refrigeración, o para calentar piscinas.

Las tecnologías de refrigeración solar exigen altas temperaturas y no todos los tipos de colectores solares son capaces de producirlas.

Los colectores necesarios se basan en tecnologías que pueden suministrar agua caliente a temperaturas relativamente altas (90-150 C).

Existen básicamente tres tipos de colectores solares para calentar el agua:

Colector de placa plana. Es una caja aislada e impermeable que contiene una placa absorbente oscura bajo una cubierta transparente.

Los colectores planos son el tipo de colectores más utilizado en el mundo para sistemas de calefacción de agua potable y calefacción/refrigeración solar. Un colector plano típico consiste en un absorbedor, cubiertas transparentes y una caja aislada.

Colector de tubos de vacío. Compuestos de filas de tubos de vidrio transparentes en paralelo.

Cada tubo consiste en un tubo exterior de vidrio y un tubo interior. Es cubierto con un revestimiento que absorbe la energía solar pero que inhibe la pérdida de calor.

Colector de concentración. Suelen ser espejos en forma de parábola (como una canaleta).

Concentran la energía del sol en un tubo absorbedor llamado receptor. Corre a lo largo del eje de la canaleta de espejos y contiene un fluido de transferencia de calor.

Módulos solares fotovoltaicos

Los módulos solares fotovoltaicos son el resultado de la combinación de células fotovoltaicas para aumentar su potencia. Estos son dispositivos altamente fiables, duraderos y de bajo ruido, que sirven para producir electricidad.

El combustible para la célula fotovoltaica es gratuito. ¿Por qué? Su combustible es un recurso que puede ser aprovechado por todo el mundo. El sol es el único recurso necesario para el funcionamiento de los sistemas fotovoltaicos y su energía es inagotable.

Estos módulos, además de no producir ruido, no tienen partes móviles. No emiten contaminantes al medio ambiente.

El sistema fotovoltaico (PV)

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Para poder comenzar a aprovechar la energía fotovoltaica, es importante conocer cómo funciona su sistema.

La conversión de la energía solar en electricidad tiene lugar en un dispositivo semiconductor.

Este dispositivo se llama célula solar. Esta es una unidad que suministra una cierta cantidad de energía eléctrica. Se caracteriza por una tensión y una corriente de salida.

Varias células solares se conectan para formar un panel solar, también llamado módulo fotovoltaico.

Esto, con el fin de utilizar la electricidad solar para dispositivos prácticos. Estos requieren una tensión o corriente determinada para su funcionamiento.

Lo anterior funciona para casos prácticos, como para utilizar la electricidad en el hogar.

Sin embargo, para la generación a gran escala de electricidad solar, los paneles solares se conectan entre sí en una matriz solar.

Los paneles solares forman parte de un sistema solar fotovoltaico completo. Éste, dependiendo de la aplicación, incluye diversos componentes.

Entre ellos, baterías, inversores, y otros componentes eléctricos diversos o elementos de montaje (equilibrio del sistema).

Las baterías se usan para el almacenamiento de electricidad. Algunos sistemas no incluyen baterías.

Por otra parte, los inversores de AC (corriente alterna) y DC (corriente continua) sirven para conectar el sistema solar fotovoltaico a la red eléctrica.

Los sistemas fotovoltaicos requieren un mantenimiento mínimo. Al final de su vida útil, pueden reciclarse casi por completo.

Los módulos fotovoltaicos pueden generar electricidad en zonas rurales donde no hay red eléctrica y, por lo tanto, aumentan la calidad de vida de sus habitantes.

Los sistemas fotovoltaicos continuarán desarrollándose en una dirección positiva. La de convertirse en un factor clave en la producción de electricidad para los hogares y los edificios. Asimismo, contribuirán a reducir el consumo eléctrico en los hogares.

Beneficios de la energía solar fotovoltaica

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Los motivos que subyacen al desarrollo y aplicación de la energía solar fotovoltaica son diversos.

Pero, en general, son los mismos que en el caso de todas las fuentes de energía renovables: la protección del medio ambiente y el suministro de energía limpia para todas las personas.

Uno de los principales beneficios es en el ahorro del gasto de energía. Al instalar un sistema de paneles solares en un hogar puedes ahorrar hasta el 98% en tu factura o recibo de luz.

La aplicación a gran escala de la energía solar fotovoltaica contribuirá a la diversificación de las fuentes de energía.

Esto se traducirá en una distribución más equitativa de las fuentes de energía en el mundo. Así, más personas podrán tener acceso a la electricidad.

Por otra parte, la energía solar fotovoltaica es respetuosa con el medio ambiente.

Su uso a nivel mundial puede dar lugar a una disminución sustancial de la emisión de gases que contaminan la atmósfera. Esto, durante la combustión de los combustibles fósiles.

Económicamente hablando, también puede traer muchas ventajas. Las células solares y los paneles solares ya están en el mercado.

Estos son modulares, y pueden combinarse y conectarse entre sí de tal manera que proporcionen exactamente la potencia necesaria por el cliente.

Por ello, nos referimos a esta característica como energía "hecha a medida". La fiabilidad y los muy bajos costos de operación y mantenimiento son beneficiosos. Además, tiene capacidad de ampliación.

Además, en zonas rurales, existen 2,000 millones de personas que no tienen acceso a la electricidad.

La electricidad solar ya es hoy en día la solución más rentable. Llevar la electricidad solar a estas personas, representa un mercado enorme.

Otro aspecto importante es la producción de empleo en el área. En los últimos años, esta industria está creciendo a un ritmo de 40% anual.

La tecnología fotovoltaica crea miles de puestos de trabajo a nivel local. Esto mejora la economía local y nacional.

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