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Energía Solar Fotovoltaica – Qué es, cómo se genera y usos

En la actualidad las energías más usadas son las energías no renovables, aquellas que provienen de los recursos del planeta que van a terminar por extinguirse. Los recursos fósiles como el carbón, el gas natural o el petróleo son las principales fuentes de energía que usa el ser humano. Sin embargo, existen otro tipo de energías que cada vez están ganando más terreno. A continuación hablamos sobre la energía solar fotovoltaica: qué es, cómo se genera y qué usos y aplicaciones tiene.

casa paneles solares

¿Qué es la energía solar fotovoltaica?

La energía solar es aquella que aprovecha la radiación de las partículas de luz de sol para producir energía. Se trata de una fuente de energía totalmente limpia, que no necesita del uso de reacciones químicas ni provoca ningún tipo de residuos. Además, se trata de una energía renovable, esto es, la energía del sol va a estar presente eternamente, o al menos, durante todavía mucho miles de millones de años. En definitiva, se trata de una energía limpia, sostenible y renovable. ¿Por qué no está más implantada? Cosas del ser humano.

¿Cómo se genera la energía solar fotovoltaica?

Como decimos, la energía solar fotovoltaica es aquella que transforma la energía del sol en energía eléctrica. Pero, ¿cómo se produce esta transformación? ¿Cómo se genera realmente la energía solar fotovoltaica?.

La energía solar fotovoltaica se basa en el principio de que la energía contenida en las partículas de luz (los fotones) puede ser convertida en electricidad. Esto se logra a través del denominado proceso de conversión fotovoltaica.

La conversión directa de energía solar en electricidad se realiza a través de un material semiconductor ( silicio, por ejemplo). No requiere partes móviles , combustible ni ruido. El elemento básico es la célula fotovoltaica : expuesta a la luz , absorbe la energía de los fotones de luz. Estos ponen en movimiento electrones que son atrapados por un campo eléctrico interno. Los electrones recogidos en la superficie de la celda generan una corriente eléctrica continua.

El voltaje de salida de una célula fotovoltaica es bajo (0.6 V). Esta es la razón por la cual las células se colocan en series eléctricas, luego se encapsulan entre una placa de vidrio en la parte delantera y otro material a prueba de humedad en la parte posterior. Por lo tanto, forman un módulo fotovoltaico (producto que está disponible comercialmente). De acuerdo con las tecnologías y el tipo de uso que se hace de él, este módulo tiene un área de superficie de 0.1 m² (10 W) a 1 m² (100 W), valores indicativos promedio, y declina voltajes de 12 V, 24 V o 48 V dependiendo de la aplicación .

A grandes rasgos podemos resumir que lo que ocurre es que, mediante la utilización de un dispositivo especialmente diseñado a tal efecto, se obtiene electricidad gracias al efecto fotoeléctrico de la luz solar. Generalmente estos dispositivos consisten en una lámina metálica semiconductora que recibe el nombre de célula fotovoltaica. Otra variante es una deposición de ciertos metales sobre un sustrato o capa fina. Recientemente ha habita también grandes avances en la elaboración de dispositivos orgánicos.

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Como resultado de este proceso de conversión fotovoltaica, se obtiene energía a bajas tensiones (entre 380 y 800 V) y en corriente continua. Posteriormente se utiliza un inversor para se transformarlo en corriente alterna.

Los aparatos donde se encuentran estas células fotovoltaicas se denominan paneles solares y, para uso personal o familiar, suelen tener un precio que ronda los 7.000 euros. Además, estas instalaciones tienen la ventaja de que no necesitan de un gran mantenimiento. Eso sí, deben ser instaladas en el lugar correcto (donde haya muchas horas de sol) y con la colocación y orientación adecuadas.

La electricidad producida está disponible en forma de electricidad directa o almacenada en baterías (energía eléctrica descentralizada) o electricidad inyectada en la red.

El rendimiento de una instalación fotovoltaica depende de la orientación de los paneles solares y las áreas de sol en las que se encuentre.

Pero eso sí, el grado de utilización de la energía solar fotovoltaica es mucho menos que la que proporcionan recursos como el petróleo o el gas natural, y está más o menos al mismo nivel de aprovechamiento que la energía eólica (dependiendo de la zona geográfica, por supuesto). Sin embargo, sus usos cada vez son mayores y hoy en día ya se utiliza en ámbitos muy distintos, como podemos ver en el siguiente epígrafe.

Usos de la energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica se puede utilizar para diferentes aplicaciones:

placas solares

Aplicaciones en sistemas fotovoltaicos conectados a la red

Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red son una de las aplicaciones más nuevas e innovadoras de los sistemas fotovoltaicos. Esta aplicación incluye la instalación de un sensor fotovoltaico y un inversor capaz de transformar la energía suministrada por los paneles fotovoltaicos y ser inyectada en la red.

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El inversor en este tipo de instalación es el núcleo. El SAI debe tener cierta protección para las situaciones que puedan ocurrir en la red eléctrica (por ejemplo, red de desplazamiento de fase, falla de la red, voltaje fuera de rango).

El costo por kWh producido es generalmente más alto que la energía producida por otros sistemas de generación de energía. Por lo tanto, para garantizar la viabilidad económica de estos sistemas, el país en el que se aplique debe contar con una normativa legal y líneas de ayuda económica para compensar el mayor costo por kWh producido.

Por otro lado, en sistemas aislados, es decir, los sistemas que no están conectados a la diversidad de aplicaciones de matriz FV las aplicaciones parecen infinitas. Sin embargo, resaltamos algunos ejemplos:

Sistemas fotovoltaicos para iluminación

La iluminación mediante sistemas fotovoltaicos se presenta como una de las soluciones más económicas para iluminar entradas a pueblos, intersecciones, áreas de descanso, etc.

Este tipo de aplicaciones fotovoltaicas también se puede encontrar en vallas publicitarias, paradas de autobuses, alumbrado público y alumbrado de túneles, entre otros ejemplos.

Aplicaciones de señalización con energía fotovoltaica

La energía solar fotovoltaicapermite la automatización de los faros.

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Para el uso del aire, se utilizan para señales de balizas eléctricas y señales de tráfico en las vías.

Faros y boyas con fines marinos.

Otra gran aplicación de rotondas, curvas, señales, barreras, etc. usando LED de alto brillo. El bajo consumo de energía de los diodos emisores de luz permite una pequeña instalación fotovoltaica en estos sistemas.

En este sentido, también encontramos ejemplos de indicadores de tiempo y temperatura en las vías públicas, en los cruces ferroviarios o en las plataformas petrolíferas.

Otra gran aplicación que se ha incorporado recientemente es muy importante en seguridad vial, rotondas, curvas, señales de tráfico, puertas, etc. utilizando LED de alto brillo, bajo consumo de energía que permite una pequeña instalación fotovoltaica.

Sistemas fotovoltaicos relacionados con las telecomunicaciones

En el campo de la energía solar fotovoltaica, las telecomunicaciones se utilizan en el campo de los repetidores de telefonía móvil, radio y televisión. En el camino, los postes SOS funcionan con energías renovables, como el trabajo ahorra cables de red en funcionamiento.

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El radar, la radio en general y las estaciones de vigilancia militar o la telefonía satelital rural, son otros ejemplos en los que se utiliza energía solar para operar.

Electrificación rural fotovoltaica

La electrificación rural con paneles solares tiene todas las comodidades que puede tener en una electrificación convencional. Esta paridad se debe a la incorporación de nuevos inversores de onda sinusoidal. Este sistema permite el uso de cualquier dispositivo.

Así, se convierte en una de las aplicaciones más importantes es la electrificación de pequeños pueblos con un sistema centralizado.

Para administrar la fuente de alimentación, el equipo se instala en cada limitador de energía de equipos electrónicos de la vivienda, que debe entregar un usuario de energía diariamente, sin embargo, el equipo debe ser lo suficientemente inteligente como para aumentar la potencia asignada si el estado de la batería no está bien, o de lo contrario si es malo.

La segunda gran desventaja, es la potencia del inversor y la eficiencia en comparación con las cargas pequeñas, pero esta se resuelve mediante la instalación de varios inversores en paralelo.

Esto es todo sobre la energía solar fotovoltaica, una energía que, seguro, va a ser muy importante en un futuro no muy lejano, cuando el ser humano haya terminado con todos los recursos fósiles del planeta, algo que tarde o temprano ocurrirá ya que se trata de recursos no renovables (no al menos al ritmo en que se consumen).

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Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica en granjas y ganadería

En aplicaciones agrícolas, la energía solar fotovoltaica se utiliza para impulsar las bombas para proporcionar agua en el riego del ganado.

La energía luminosa también se usa en granjas. A menudo, las granjas están lejos de las líneas de distribución de energía. Los paneles fotovoltaicos permiten que estos casos sean eléctricos (motores de iluminación, tijeras, etc.).

En algunas granjas, la energía fotovoltaica se utiliza para el ordeño y los sistemas de refrigeración de la leche. Incluso estos sistemas son prácticos para la electrificación de vallas.

Una de las aplicaciones más importantes en la agricultura son las bombas de agua de accionamiento directo. Esta aplicación destaca su facilidad de instalación, sin mantenimiento y total automatización. Estos sistemas consisten en un campo de paneles fotovoltaicos, un dispositivo electrónico y todo el sistema de sensores y control de bombeo.

Otra aplicación importante en la agricultura ha sido el control de la electrificación y las válvulas de solenoide de riego. Esta electrificación ha permitido una mejor distribución y ahorro de agua, principalmente sobre la base de sistemas de riego por goteo o de baja presión.

Enlaces de interés

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erenovable.com

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