what is photovoltaic energy

La energía solar fotovoltaica es la fuente que produce electricidad a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor incorporado en los paneles solares.

Es importante mantenerse al día de las novedades, aspectos técnicos y actualidad de la energía solar fotovoltaica, pues es un sector en crecimiento constante.

¿what is photovoltaic energy?

El fundamento de la energía solar fotovoltaica es el efecto fotoeléctrico o fotovoltaico, que consiste en la conversión de la luz en electricidad. Este proceso se consigue con algunos materiales que tienen la propiedad de absorber fotones y emitir electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.

En 1.839, el físico francés Edmundo Bequerel fue el primero en constatar el efecto fotoeléctrico. Más tarde, Willbughby Smith en 1.873 y Lenard en 1.900 verifican su existencia bajo diferentescondiciones. En 1.921 Albert Einstein gana el Premio Nobel de Física gracias a un trabajo en el quese describe la naturaleza de la luz y el efecto fotoeléctrico y en el cual está basada la tecnologíafotovoltaica.

En 1.920 el físico norteamericano Millikan corroborará totalmente la teoría de Einstein. Sin embargo, fue en 1.954 cuando se construye el primer módulo fotovoltaico en los LaboratoriosBell y es tratado como un experimento científico ya que su coste era demasiado elevado para suutilización a gran escala.

Desde entonces, una sucesión de nuevos procesos industriales, junto con la expansión del mercado de consumo, han permitido una drástica reducción de los costes de producción de módulos. Las células fotovoltaicas están hechas con silicio, material semiconductor muy utilizado también en electrónica.

Para las células fotovoltaicas, una rejilla semiconductora recibe un tratamiento químico especial para formar un campo eléctrico, positivo en un lado y negativo en el otro. Cuando la luz solar incide en la célula, los electrones son desplazados del material semiconductor.
Si ponemos conductores eléctricos tanto del lado positivo como del negativo de la rejilla, formando un circuito eléctrico, los electrones pueden ser capturados en forma de electricidad.

Esta electricidad puede ser utilizada para suministrar energía a una carga, por ejemplo para encender una bombilla. La conjunción de varias células conectadas eléctricamente entre si y montadas en una estructura de apoyo o marco, se llama módulo fotovoltaico.
Varios módulos pueden ser conectados unos con otros para formar un campo solar. Los módulos producen electricidad en corriente continua, pudiendo ser conectados en serie o en paralelo para conseguir el voltaje que se requiera.

Isofotón, empresa pionera en la fabricación de módulos fotovoltaicos, se dedica al desarrollo de tecnología fotovoltaica desde 1.981 y es en la actualidad el primer fabricante español y europeo y ocupa el séptimo lugar a nivel mundial.

La electricidad producida por los módulos se utiliza de diferentes formas según sea su aplicación. Los principales usos de la E.S.F. son la electrificación de lugares aislados de la red eléctrica (viviendas, sistemas de control remoto, telecomunicaciones, rótulos luminosos, farolas, embarcaciones, alarmas,….), el bombeo solar directo y la conexión a red.

Existen fundamentalmente dos tipos de aplicaciones de la energía solar fotovoltaica: instalaciones aisladas de la red eléctrica y centrales de generación conectadas a la red.

Sistemas aislados de energía solar fotovoltaica: gracias a esta tecnología podemos disponer de electricidad en lugares alejados de la red de distribución eléctrica. De esta manera, podemos suministrar electricidad a casas de campo, refugios de montaña, bombeos de agua, instalaciones ganaderas, sistemas de iluminación o balizamiento, sistemas de comunicaciones, etc.

Los sistemas aislados se componen principalmente de captación de energía solar mediante paneles solares fotovoltaicos y almacenamiento de la energía eléctrica generada por los paneles en baterías.

Electrificación de sistemas aislados

En el caso de electrificación de lugares aislados de la red eléctrica de distribución la energía producida por los módulos pasa por un regulador de carga y se almacena en baterías, también llamadas acumuladores. El convertidor, en caso de ser necesario, se encarga de transformar la corriente continua de las baterías en corriente alterna para abastecer los consumos. La potencia de los módulos se mide en vatios-pico (Wp).

La capacidad de almacenamiento de energía de las baterías se denomina en amperios-hora (Ah) y la capacidad de regulación de carga en amperios (A).
El consumo de energía se determina vatios-hora (Wh) y la potencia necesaria en convertidor en vatios (W). Según la energía consumida se determinan los elementos que deben componer una instalación.
Se llama autonomía del sistema a la cantidad de días que se pueden abastecer los consumos sin que las baterías reciban carga, es decir que los módulos no reciban nada de luz solar.

Bombeo solar directo

En las instalaciones de Bombeo Solar Directo la energía producida por los módulos es transformada por medio de un variador de velocidad para suministrar
electricidad a la bomba.
La cantidad de módulos necesarios para un bombeo viene determinada por la altura de elevación y el volumen que se necesite. También se deberá tener en cuenta si el agua se elevará a boca de pozo, si se va utilizar directamente a goteros o se almacenará en un depósito.

Sistemas fotovoltaicos conectados a red: esta aplicación consiste en generar electricidad mediante paneles solares fotovoltaicos e inyectarla directamente a la red de distribución eléctrica. Actualmente, en paises como España, Alemania o Japón, las compañías de distribución eléctrica están obligadas por ley a comprar la energía inyectada a su red por estas centrales fotovoltaicas.

El precio de venta de la energía también está fijado por ley de manera que se incentiva la producción de electricidad solar al resultar estas instalaciones amortizables en un periodo de tiempo que puede oscilar entre los 7 y 10 años.

Este tipo de centrales fotovoltaicas pueden ir desde pequeñas instalaciones de 1 a 5 kwp en nuestra terraza o tejado, a instalaciones de hasta 100 kwp sobre cubiertas de naves industriales o en suelo, e incluso plantas de varios megawatios.

El modelo mas desarrollado en España fué el conocido como huerta solar, que consiste en la agrupación de varias instalaciones de distintos propietarios en suelo rústico. Cada instalación tiene una potencia de hasta 100kw que es el umbral que establecía la legislación para el máximo precio de venta de energía eléctrica. Estas instalaciones pueden ser fijas o con seguimiento, de manera que los paneles fotovoltaicos están instalados sobre unas estructuras que se mueven siguiendo el recorrido del sol para maximizar la generación de electricidad.

La demanda de este tipo de instalaciones ha sido tal que en los últimos años se han saturado las líneas eléctricas de muchas zonas rurales, a la vez que se ha aumentado el precio de parcelas rústicas y se han disparado las solicitudes de punto de conexión.

Actualmente, nos encontramos cercanos a un punto de inflexión de este mercado, debido a la proximidad del inmenso mercado del autoconsumo.

Conexión a red

En las instalaciones de conexión a la red eléctrica de distribución la energía producida por los módulos es transformada a corriente alterna con la misma tensión y frecuencia que la red eléctricapara ser inyectada a ella. En este caso la compañía deberá pagar toda la energía producida por el sistema fotovoltaico.
En España y otros paises se permiten conexiones a red en entornos de precio de la energia  a 0,06 €/kWh, y en pocos años este tipo de energia será competitiva con el resto de energias (grid parity).

Leer mas sobre : Solar energy from photovoltaic cells

Tag-