¿Cómo funcionan los paneles solares?

La energía solar fotovoltaica

Hermoso atardecer con paneles solares
Los paneles solares convierten la luz del sol en energía eléctrica. Bernd Seiker (Flickr)

Hay dos tipos de energía solar: la energía solar térmica y la energía solar fotovoltaica. Los sistemas solares más conocidos que utilizan los paneles solares utilizan la energía fotovoltaica.

¿Qué es la energía fotovoltaica?

La energía fotovoltaica es la transformación directa de la radiación solar visible (luz) a electricidad por medio de paneles solares.

¿Cómo funcionan los paneles solares?

Los paneles solares están compuestos por celdas fotovoltaicas que contienen silicio, el material indispensable para convertir la luz a electricidad.

Para llevar a cabo esta conversión, las celdas deben de ser de color negro o azul obscuro. El silicio contenido en una celda solar es suficiente para producir densidades de corriente entre 10 y 40 miliamperios a voltajes de 0.5 y 1 volt de corriente directa.

Cuando se juntan varias celdas solares se les denomina módulos fotovoltaicos y tienen una capacidad de entre 2 y 100 Watts. Un módulo se conoce comúnmente como un panel solar y se pueden unir varios paneles en serie o paralelo para formar un arreglo fotovoltaico; éste es el que satisface los requerimientos de las cargas necesarias para el consumo. Un techado cubierto de paneles solares es un ejemplo de un arreglo fotovoltaico.

La energía producida por los paneles solares es de corriente directa (CD) pero el sistema de electricidad urbano es de corriente alterna (CA), por lo tanto es necesario hacer una conversión para poderla utilizar.

Componentes del Sistema Fotovoltaico:

  • Generador fotovoltaico: Es la unión de varios módulos fotovoltaicos (paneles solares) en conjunto con el cableado que los une y sus respectivos soportes de fijación. La electricidad es producida en forma continua con características dependientes de la intensidad de la luz y la temperatura.
  • Inversor: Transforma la electricidad que recibe del generador en forma de corriente directa a corriente alterna, adaptándola a las mismas características de la red eléctrica.
  • Contadores: El generador fotovoltaico requiere de un par de contadores que van entre el inversor y la red. Uno cuantifica la energía inyectada a la red y el otro regula la energía de consumo.
  • En el caso de un sistema independiente que no está conectado directamente a la red, pueden ser necesarios otros elementos adicionales:

  • Regulador de carga: Controla la carga que puede llegar al inversor y/o los otras partes del sistema para evitar sobrecargas o descargas excesivas.

  • Baterías: Almacenan la energía acumulada durante el día para posteriormente ser utilizada por la noche o durante días poco productivos.

Aplicaciones de la energía solar

  1. Electrificación lejos de la red (lugares aislados)
    • Energía para viviendas: En viviendas o comunidades totalmente separadas de la urbanización es muy costoso instalar una red general de electrificación, en estos casos puede ser más rentable instalar un sistema fotovoltaico.
    • Comunicaciones: Los científicos utilizan el sistema fotovoltaico para alimentar sus equipos de transmisión de datos cuando se encuentran en el campo de trabajo. Por ejemplo los instrumentos necesarios para tomar datos de un volcán en actividad pueden funcionar con celdas fotovoltaicas; esto es una extensión de la misma tecnología que hace funcionar una calculadora solar.
    • Ayuda a la navegación: La energía solar se utiliza para electrificar las embarcaciones, también se utiliza para los señalamientos o indicadores para el tráfico marino como faros, boyas y plataformas.
    • Transporte terrestre: Los teléfonos de ayuda a lado de las carreteras y la iluminación de los cruceros peligrosos y túneles largos dependen de paneles fotovoltaicos.
    • Agricultura y ganadería: El sistema fotovoltaico se utiliza en granjas que tienen que estar lejos de la ciudad por cuestiones de higiene y malos olores. Los forestales lo usan para la vigilancia contra incendios.
    • Educación rural: En las escuelas telesecundarias o telebachilleratos una parte intrínseca de la enseñanza es por medio de televisores y DVD´s que se alimentan de un sistema fotovoltaico. Esto permite que el sistema educativo nacional tenga un alcance mucho más amplio, ya que la educación formal puede llegar por este medio a comunidades muy aislados.
  1. Complementación de la red de electrificación urbana
    • Alumbrado público: En algunas ciudades ya se está usando energía solar para alumbrar la ciudad por las noches además de las señales de tráfico.

    • Reducción de dependencia de petróleo: Con el aumento del precio de petróleo y otras energías no renovables, la tecnología fotovoltaica se está haciendo cada vez más popular. En la ciudad ya se están adaptando los sistemas fotovoltaicos como fuente secundaria para el ahorro de energía eléctrica y la reducción de la dependencia de petróleo tanto a nivel familiar como nacional e internacional.