Radiaciones FAQ (Preguntas más Frecuentes)

Sencillamente, la capacidad de organismos y de materiales semiconductores de transformar las radiaciones solares en energía eléctrica. En los sistemas fotovoltaicos, en una célula, de silicio o polímero u otro material, los rayos solares liberan electrones que se reconducen como corriente eléctrica. El efecto fotovoltaico lo descubrió a finales del siglo XIX el investigador francés Edmond Becquerel, pero fue el físico Albert Einstein quien, en 1905, lo formuló (en 1921 recibió el Nobel de Física por la explicación de este fenómeno).

En la década de 1950, el laboratorio estadounidense Bell desarrolla la primera célula de silicio, cuya eficiencia es del 4,5% sobre la radiación recibida. A mediados de esta misma década se comercializa la primera célula solar con una eficiencia del 2%. En estos mismos años, la NASA incorpora paneles fotovoltaicos en sus satélites de la serie Vanguard. El gran impulso a la EF se produce coincidiendo con la crisis del petróleo de principios de los años 70: se crean las primeras empresas fotovoltaicas. A partir de aquí, el crecimiento de esta industria aumenta vertiginosamente. La anunciada muerte del petróleo y los efectos contaminantes de la combustión de las energías de procedencia fósil vuelven a relanzar en la década de los 90 del pasado siglo la industria y la investigación.

Tras desarrollarse las células de silicio, cuya eficiencia ronda el 15%, los científicos buscan otros materiales de mayor rendimiento. En los inicios del siglo XXI, y tras experimentar con las llamadas células de segunda generación, que usan polímeros pero que ofrecen un bajo rendimiento, consorcios de grandes empresas investigan con tintes especiales y con soporte de polímeros en un marco de nanotecnología. De momento, prometen un abaratamiento considerable de los costes de producción, excesivamente caros en la fabricación de obleas de silicio, y anuncian una eficiencia entorno al 30%.

La baja eficiencia de los sistemas fotovoltaicos arrastra una pregunta cuya respuesta es dispar: ¿amortiza un panel fotovoltaico a lo largo de su vida útil la energía que se empleó en fabricarlo?. Es el llamado Eroei (coeficiente de la energía de retorno en relación con la energía invertida). Los actuales costes de producción son altísimos y el rendimiento moderadamente malo. En la fabricación de un sistema tan sofisticado como el panel intervienen tantos factores energéticos que las respuestas a la rentabilidad energética de la EF oscilan entre el catastrofismo, por absolutamente deficitarios, y los más optimistas, que señalan un período de retorno para la energía empleada de un corto período de tiempo.

Dada la durabilidad de estos sistemas (hasta 30 años, según los fabricantes), hay un margen considerable para el retorno energético. No obstante, y en el aspecto de rentabilidad económica, la progresiva implantación de centrales eléctricas de EF sólo es posible en la actualidad gracias a las ayudas estatales y a las primas especiales implantadas en algunos países para la venta a la red. Se espera con impaciencia un abaratamiento en los costes de producción y un aumento de la eficiencia de los sistemas de EF. Entonces, y sólo entonces, podrían ir reemplazando a la energía de procedencia fósil que, por otra parte, tiene una muerte anunciada para pocas décadas.

El término 'huerta solar' se está imponiendo en el mercado español fotovoltaico a medida que más empresas ofrecen esta solución para los pequeños y medianos inversores. Una huerta solar es un espacio parcelado por instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red eléctrica sólo singularizadas por contar con un punto de conexión independiente del resto.

Cada instalación comparte con el resto todo el proceso de instalación, tramitación administrativa y mantenimiento, además del espacio físico. En principio, este sistema favorece a todas las partes, tanto a las empresas que ofrecen el servicio como a los inversores. Las primeras, porque además de hacer de una tacada un número indeterminado de instalaciones en un mismo espacio (con todo el ahorro de esfuerzos económicos que supone), se garantizan trabajo a largo plazo (mantenimiento). Los segundos, ya sea en regimen de cooperativa o como simples asociados, porque delegan en otros el complicado procedimiento técnico-administrativo-fiscal y disponen de un espacio para su central. Las compañías eléctricas, a las que se les vende la generación de las centrales, también deben ver con buenos ojos la concentración de las instalaciones en tanto les evita conexiones a la red dispersas.

Habría que mirar la legislación de cada país para comprobar si prevén la conexión a la red. En Europa, destacan Alemania y España, que lo recogen como un derecho para cualquier ciudadano. En España está regulado todo el procedimiento, desde las características que debe tener el sistema hasta las relaciones entre el productor y la compañía eléctrica, que está obligada a comprar la electricidad procedente de fuentes renovables.

En estos países, hay establecido un sistema de primas para la venta a red muy generoso que permite hablar de un 'buen negocio'.

Ninguna. Tanto uno como otro generan electricidad al mismo nivel.

La elección de la potencia de los paneles fotovoltaicos depende de algunos factores. Tienes que tener en cuenta el espacio de que dispones: por lo general, a menor superficie es preferible optar por módulos de máxima potencia, y viceversa; y tu presupuesto: los de mayor potencia son más caros que los de menos watios.

No. Únicamente debes cerciorarte de que los paneles fotovoltaicos que vas a adquirir están debidamente homologados.

Las garantías las ofrece el fabricante del módulo. Por lo general, son de dos tipos: sobre los materiales y sobre la eficiencia de conversión lumínica en electricidad. La primera suele tener una garantía de unos pocos años, dependiendo del modelo y el fabricante; la segunda, se alarga algunos años más. La decisiva, a la hora de elegir, debe ser la primera.

Prácticamente, ninguno. Si la instalación se ha realizado correctamente, los sistemas fotovoltaicos, por su simplicidad, apenas necesitan mantenimiento. Tan sólo debes ocuparte, periódicamente, de limpiar la previsible suciedad acumulada en la parte frontal, que resta rendimiento eléctrico.

Ejemplo para una familia que habita una casa rural en la que existen 14 puntos de luz de alumbrado fluorescente de alta eficiencia con una potencia de 20W cada uno, y otros 5 puntos de luz de 30W cada uno. Además hay un frigorífico de bajo consumo que gasta 160W de potencia por día y un televisor que consume 100W.

Se estima que, en promedio, cada punto de luz de 20W va a permanecer encendido unas 2 horas al día, y cada uno de los puntos de luz de 30W unas 3 horas al día; el televisor unas 4 horas por día, y el frigorífico todo el día. Además, hay que tener en cuenta si los puntos de luz, el televisor y el frigorífico... son de 12V/24V o 230V y la zona geográfica en donde se encuentra la vivienda.

Consumo total para un día:

14 puntos de luz de 20W, durante 2 horas: (14 x 20 x 2) = 560Wh

5 puntos de luz de 30W, durante 3 horas: (5 x 30 x 3) = 450Wh

1 frigorífico consume 160W por día = 160Wh

1 televisor de 100W, durante 4 horas: (100 x 4) = 400Wh

SUMA = 1.570Wh

+20% de aumento por posibles pérdidas en cables, reguladores, convertidores = 314W

SUMA CONSUMO TOTAL = 1.884Wh.

Batería:

Dando como buena una autonomía de 10 días, la batería, supuesta de 12V, deberá tener una capacidad de: 1.884Wh x 10días / 12V = 1.570Ah.

Los paneles solares se orientan siempre hacia el sur y su inclinación debe ser aproximadamente igual a la latitud del lugar incrementada en 15º.

Una expresión aproximada para determinar el número de watios/hora de energía (E) que puede aportar a lo largo de un típico día de invierno con escasa nubosidad, un panel cuya potencia nominal sea (P, Watios), instalado en un lugar cuya latitud sea (L) grados es:

E = (5 - L / 15) x (1 + L / 100) x P

Por ejemplo, si la latitud del lugar es igual a 32º, cada panel de 50Wp de potencia puede producir en un día medio de invierno una energía igual a:

E = (5 - 32 / 15) x (1 + 32/100) x 50 = 2,87 x 1,32 x 50 = 189,4 Wh.

El valor E puede aumentarse hasta un 25%, o bien disminuirse en el mismo porcentaje, según sean las condiciones climatológicas predominantes en los meses invernales, especialmente la nubosidad. En caso que la nubosidad sea muy escasa, un valor razonable sería un 20% superior al calculado y si, por el contrario, se trata de un lugar en que los inviernos se caracterizan por muchas lluvias y abundante nubosidad, habremos de disminuir de valor E en un 25%.

Para un consumo total de 1.884Wh, podemos calcular ahora el número necesario de paneles solares:

Nº de paneles solares = Consumo total diario / Energía total aportada por cada panel = 1.884 / 189,4 = 9,9 (10 paneles de 50Wp).

CONCLUSIÓN: El sistema solar fotovoltaico del ejemplo se compone de 10 paneles de 50Wp + un cuadro de conexiones + un regulador de carga adecuado + una batería con una capacidad de 1.570 Ah + un posible convertidor DC/AC.

Los inversores transforman la corriente continua en corriente alterna. La corriente continua produce un flujo de corriente en una sola dirección, mientras que la corriente alterna cambia rápidamente la dirección del flujo de corriente de una parte a otra. La frecuencia de la corriente alterna (en España) es de 50 ciclos normalmente. Cada ciclo incluye el movimiento de la corriente primero en una dirección y luego en otra. Esto significa que la dirección de la corriente cambia 100 veces por segundo. Los cambios en la magnitud de la tensión siguen una ley senoidal, de forma que la corriente también es una onda senoidal.

Tipos de inversores:

La conversión de corriente continua en alterna puede realizarse de diversas formas. La mejor manera depende de cuanto ha de parecerse a la onda senoidal ideal para realizar un funcionamiento adecuado de la carga de corriente alterna:

-Inversores de onda cuadrada. La mayoría de los inversores funcionan haciendo pasar la corriente continua a través de un transformador, primero en una dirección y luego en otra. El dispositivo de conmutación que cambia la dirección de la corriente debe actuar con rapidez. A medida que la corriente pasa a través de la cara primaria del transformador, la polaridad cambia 100 veces cada segundo. Como consecuencia, la corriente que sale del secundario del transformador va alternándose, en una frecuencia de 50 ciclos completos por segundo. La dirección del flujo de corriente a través de la cara primaria del transformador se cambia muy bruscamente, de manera que la forma de onda del secundario es 'cuadrada'.

Los inversores de onda cuadrada son más baratos, pero normalmente son también los menos eficientes. Producen demasiados armónicos que generan interferencias (ruidos). No son aptos para motores de Inducción.

Si se desea corriente alterna únicamente para alimentar un televisor, un ordenador (PC) o un aparato eléctrico pequeño, se puede utilizar este tipo de inversor. La potencia de éste dependerá de la potencia nominal del aparato en cuestión (para un TV de 19" es suficiente un inversor de 200 W).

-Inversores de onda senoidal modificada. Son más sofisticados y caros, y utilizan técnicas de modulación de ancho de impulso (PWM). El ancho de la onda es modificada para acercarla lo más posible a una onda senoidal. La salida no es todavía una auténtica onda senoidal, pero está bastante próxima. El contenido de armónicos es menor que en la onda cuadrada.

Son los que mejor relación calidad / precio ofrecen para la conexión de iluminación, televisión o variadores de frecuencia. Los nuevos inversores de onda senoidal modificada además de producir un tipo de onda de salida adecuada para todas estas aplicaciones, tienen un rendimiento muy elevado (superior al 95%), con lo que apenas se producen pérdidas en la conversión CC/CA.
Gracias a esto es posible disponer de CA a 220 V y 50 Hz para toda la instalación, tanto para electrodomésticos, motores de inducción: taladros, sierras, etc. y toda la iluminación de la vivienda.

-Inversores de onda senoidal pura. Con una electrónica más elaborada se puede conseguir una onda senoidal pura. Hasta hace poco tiempo estos inversores eran grandes y caros, además de ser poco eficientes (a veces sólo un 40% de eficiencia).

Últimamente se han desarrollado nuevos inversores senoidales con una eficiencia del 90% o más, dependiendo de la potencia. La incorporación de microprocesadores de última generación permite aumentar las prestaciones de los inversores con servicios de valor añadido como telecontrol, cómputo de energía consumida, selección de batería, etc. Sin embargo su coste es mayor que el de los inversores menos sofisticados.

Puesto que sólo los motores grandes de inducción y los más sofisticados aparatos o cargas requieren una forma de onda senoidal pura, normalmente es preferible utilizar inversores menos caros y más eficientes. Dentro de poco tiempo el coste de los inversores senoidales se acercará al de los otros, popularizándose su instalación.

Aplicaciones:

El tipo de inversor a emplear depende de la aplicación que se le vaya a dar. Así por ejemplo, si se desea corriente alterna únicamente para dar energía a un televisor o un ordenador, y algún aparato eléctrico pequeño, se puede utilizar un inversor de onda cuadrada o senoidal modificada. Pero si se trata de dar energía a electrodomésticos tales como una lavadora, un frigorífico, o algún motor de CA, que necesitan para su correcto funcionamiento una fuente con salida en forma de onda senoidal, entonces es preciso utilizar inversores de onda senoidal.

¿Cómo se dimensiona un inversor?

Los inversores deben dimensionarse de dos formas. La primera es considerando los watios de potencia eléctrica que el inversor puede suministrar durante su funcionamiento normal de forma continua. Los inversores son menos eficientes cuando se utilizan a un porcentaje bajo de su capacidad. Por esta razón no es conveniente sobredimensionarlos, deben ser elegidos con una potencia lo más cercana posible a la de la carga de consumo.

La segunda forma de dimensionar el inversor es mediante la potencia de arranque. Algunos inversores pueden suministrar más de su capacidad nominal durante períodos cortos de tiempo. Esta capacidad es importante cuando se utilizan motores u otras cargas que requieren de 2 a 7 veces más potencia para arrancar que para permanecer en marcha una vez que han arrancado (motores de inducción, lámparas de gran potencia).

Es la forma en que se presenta el silicio grado semiconductor antes de fabricar lingotes para la obtención de obleas con las que se compodrán las células solares fotovoltaicas. Los paneles fotovoltaicos se componen mayoritariamente de silicio en un estado muy puro, denominado silicio grado semiconductor.

El proceso es el siguiente: La cadena industrial parte de mineral de cuarzo, del que se extrae el silicio de grado metalúrgico. Este silicio se refina hasta obtener polisilicio, que se presenta en pequeñas bolitas formadas por silicio grado semiconductor. A continuación se forman lingotes de polisilicio, barras de silicio con una estructura cristalina determinada. El siguiente paso es la obtención de obleas, tras cortar los lingotes de silicio en finas rodajas. Con estas obleas se fabrican las células solares fotovoltaicas, capaces de producir electricidad y que, finalmente, se agrupan y empaquetan en los paneles solares, que son las unidades comerciales de producción de energía solar fotovoltaica.

Fuente: http://www.ecologistasenaccion.org/IMG/pdf/propuesta_fotovoltaica.pdf