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La Tierra vista desde el espacio
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Sistema solar mixto
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
PANELES SOLARESINVERSORESBATERÍAS DE CICLO PROFUNDOREGULADORES
Recopilación y Experiencia en la práctica de CE3VKM, Alejandro.
Primera parte del tema
Primera parte del tema
ALGUNOS DATOS PARA TENER PRESENTE EN NUESTRO SISTEMA FOTOVOLTAICO
El Sol produce una enorme cantidad de energía: aproximadamente 1,1 x 1020 kiloWatios hora cada segundo (1 kiloWatio hora es la energía necesaria para iluminar una bombilla de 100 Watios durante 10 horas). La atmósfera exterior intercepta aproximadamente la mitad de una billonésima parte de la energía generada por el sol, o aproximadamente 1,5 trillones (1.500.000.000.000.000.000) de kiloWatios hora al año. Sin embargo, debido a la reflexión, dispersión y absorción producida por los gases de la atmósfera, sólo un 47% de esta energía, o aproximadamente 0,7 trillones (700.000.000.000.000.000) de kiloWatios hora alcanzan la superficie de la tierra.
Esta energía es la que pone en marcha la "maquinaria" de la Tierra. Calienta la atmósfera, los océanos y los continentes, genera los vientos, mueve el ciclo del agua, hace crecer las plantas, proporciona alimento a los animales, e incluso (en un largo periodo de tiempo) produce los combustibles fósiles. Nosotros dependemos de la energía de las plantas, el agua, el viento y los combustibles fósiles para hacer funcionar nuestras industrias, calentar y refrigerar nuestras viviendas y para mover nuestros sistemas de transporte.
La cantidad de energía que se consume en el mundo anualmente es aproximadamente 85 billones (85.000.000.000.000) de kiloWatios hora. Esto es lo que se puede medir, es decir la energía que se compra, vende o comercializa. No hay forma de saber exactamente qué cantidad de energía no comercial que consume cada persona (por ejemplo cuanta madera se quema, o que cantidad de agua se utiliza en pequeños saltos de agua para producir energía eléctrica). Según algunos expertos, esta energía no comercial puede constituir como mucho una quinta parte del total de energía consumida. Aunque fuera éste el caso, la energía total consumida por el mundo significaría sólo 1/7.000 de la energía solar que incide sobre la superficie de la tierra cada año.
¿Qué es y cómo funciona un sistema fotovoltaico o eólico?
Un sistema fotovoltaico es un dispositivo que, a partir de la radiación solar, produce energía eléctrica en condiciones de ser aprovechada por el hombre. El sistema consta de los siguientes elementos (ver esquema):
Un generador solar, compuesto por un conjunto de paneles fotovoltaicos, que captan la radiación luminosa procedente del sol y la transforman en corriente continúa a baja tensión (12 a 48 V).
Un generador solar, compuesto por un conjunto de paneles fotovoltaicos, que captan la radiación luminosa procedente del sol y la transforman en corriente continúa a baja tensión (12 a 48 V).
Un acumulador, que almacena la energía producida por el generador y permite disponer de corriente eléctrica fuera de las horas de luz o días nublados.
Un regulador de carga, cuya misión es evitar sobrecargas o descargas excesivas al acumulador, que le produciría daños irreversibles; y asegurar que el sistema trabaje siempre en el punto de máxima eficiencia.
Un inversor (opcional), que transforma la corriente continua almacenada en el acumulado en corriente alterna de 220 V.
Una instalación solar fotovoltaica sin inversor, utilización a 12Vcc
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Una instalación solar fotovoltaica con inversor, utilización a 220Vca
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Una vez almacenada la energía eléctrica en el acumulador hay dos opciones: sacar una línea directamente de éste para la instalación y utilizar lámparas y elementos de consumo continuo (primer esquema) o bien transformar la corriente continua en alterna de 220 V a través de un inversor (segundo esquema).
Si en vez de un panel solar se instala un aerogenerador el sistema se denomina eólico. Si se instalan ambos será un sistema mixto. En este caso cada uno debe llevar su propio regulador.
¿Qué aplicaciones tiene la energía solar fotovoltaica?
Prácticamente cualquier aplicación que necesite electricidad para funcionar se puede alimentar con un sistema fotovoltaico adecuadamente dimensionado. La única limitación es el costo del equipo y, en algunas ocasiones, el tamaño del campo de paneles. No obstante, en lugares remotos alejados de la red de distribución eléctrica, lo más rentable suele ser instalar energía solar fotovoltaica antes que realizar el enganche a la red.
Entre las principales aplicaciones se incluyen: electrificación de viviendas, sistemas de bombeo y riego, iluminación de carreteras, repetidores de radio, televisión, depuradoras de aguas residuales, etc.
¿Es rentable la energía solar fotovoltaica?
La respuesta a esta pregunta depende del lugar del mundo donde nos encontremos. Una gran parte de la humanidad, en los países en desarrollo, no tiene acceso a la electricidad por carecer de una infraestructura eléctrica básica. En estos países la energía solar fotovoltaica resulta ser la fuente más rentable para obtener electricidad, y en algunos lugares, la única.
En los países desarrollados, en los que existe una amplia infraestructura eléctrica, la cuestión es diferente. En este caso, en términos puramente económicos, los sistemas fotovoltaicos sólo resultan rentables en lugares alejados de la red convencional. No obstante, la cuestión cambiaría bastante si, además de la rentabilidad económica, tuviéramos en cuenta también el costo ambiental de cada fuente de energía.
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¿Cuál es la irradiación que tenemos en nuestra larga y angosta faja de tierra
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Energía Solar
Estado de la implementación en Chile
En Chile, la energía solar ha sido y es utilizada preferentemente en la zona norte del país, donde existe uno de los niveles de radiación más altos del mundo. Es usada principalmente para el calentamiento de agua a bajas temperaturas y para generación de electricidad con paneles fotovoltaicos en viviendas y establecimientos aislados y dispersos en zonas rurales.
En efecto, los colectores solares térmicos son los que se han implementado en mayor cantidad a nivel nacional, estimándose hasta agosto del 2008 una superficie instalada de más de 7.000 m2.
En la actualidad no existen parques de energía solar que generen energía para los principales sistemas eléctricos del país (véase Anexo B).
En lo que se refiere a la potencial capacidad solar existente en Chile, podemos decir que en el Norte de Chile existe un gran potencial energético de radiación solar, incluso está dentro de los más altos índices a nivel mundial. Además de esto el Norte de Chile presenta condiciones sumamente favorables para su utilización.
En la Tabla 3.7 podemos ver que los índices radiación muestran entre 3.600 – 4.100kWh/m2.día desde la I a la IV región, entre la V y la VIII se encuentra cercano a los 3.000kWh/m2.día y en el resto del país bajo los 2.600kWh/m2.día. La potencial capacidad que todavía se puede explotar en materia de energía solar es gigantesca.
Avances recientes en tecnología
En relación a la introducción de nueva tecnología en el mercado, durante los últimos años ha entrado con fuerza la tecnología de la película fina, la cual, ya se estima niveles de madurez suficientes que la hacen competitiva en el mercado. Como respuesta a ello, se ha reportado un incremento en los fabricantes de este tipo de tecnología, en Europa, China, Estados Unidos, y otros países como la India y Japón, estimándose que en la actualidad, existen más de 80 compañías activas en la tecnología de lámina delgada. Una de sus principales ventajas para su desarrollo corresponde a que necesita menores volúmenes de silicio para su fabricación.
En el ámbito de la energía solar térmica concentrada, se ha observado una reactivación del mercado desde 2004, con la construcción numerosas centrales de envergadura variable (desde 1MW hasta 50MW), ,con grandes compañías interesadas en el desarrollo de proyectos, como por ejemplo, Abengoa Solar, Solar Millennium de Alemania, Stirling Energy Systems de EE.UU., entre otras.
En el ámbito de la investigación científica hoy en día se trabaja en busca de dos objetivos. Uno es la eficiencia, y por este lado se está desarrollando la tecnología de células solares de múltiple unión. El otro es el valor económico, se buscan paneles más baratos pero también menos eficientes. Las tecnologías que se desarrollan en este ámbito son las células solares orgánicas y las células Dye-sensitized.
A continuación, se muestra en la Figura 3.7 todas las tecnologías fotovoltaicas desarrolladas y cuál ha sido le eficiencia máxima que han logrado bajo condiciones de laboratorio.
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Inversión – costos
Fotovoltaica
Para evaluar los costos de instalar un parque solar fotovoltaico es necesario conocer una composición de costos referencial.
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Como se ve en la Figura 3.8 para parques solares fotovoltaicos mayores a 100 kW de capacidad el costo por la compra de los paneles solares corresponde al 52% de la inversión, el costo por la compra de los inversores corresponde al 6% de la inversión, la compra en otros materiales (cables, fierros, etc.) corresponde al 11% de la inversión, el costo por trabajos de instalación corresponde al 10 % de la inversión y el costo por investigaciones, gastos generales y permisos corresponde al 21% de la inversión.
En resumen el costo más caro son los paneles solares. De ellos podemos encontrar varios precios según la tecnología a nivel mundial.
En USA los paneles mono cristalinos cuestan alrededor de los $3.830US$/kWp, los paneles multi cristalinos cuestan alrededor de los 3.430US$/kWp Los paneles de segunda generación están entre los 3.000 – 2.510 $US/kWp (Ver Tabla 3.8 ).
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En Chile por el momento solo podemos encontrar paneles de primera generación (mono cristalinos y multi cristalinos) en los proveedores locales (www.ecopower.com). El precio de estos paneles va entre 2.500 – 3.000€/kWp. También se realiza cotización de inversores con proveedores locales (www.ecopower.com) obteniéndose un precio de 500€/kWp.
Otro estudio internacional (IEA, 2009) muestra que en parques fotovoltaicos el costo promedio de inversión es de 6.800US$/kW para USA y de 6.270US$/kW para Europa. El costo promedio de mantención y operación es de 44US$/kW para USA y de 41US$/kW para Europa (Ver Anexo A).
Si se considera que los paneles solares son el 52% del costo de inversión en Chile de implementar un parque fotovoltaico debería estar en el orden de los 4.808 – 5.770€/kW. Esto sería entre unos 5.770 – 6.924US$/kW.
Estos valores son muy cercanos los del estudio de la IEA, lo cual reafirma que el rango de 5.770 – 6.924 US$/kW es un rango valido. Por otro lado, el costo finalmente depende mucho del poder de negociación que tenga la empresa.
Estos valores son muy cercanos los del estudio de la IEA, lo cual reafirma que el rango de 5.770 – 6.924 US$/kW es un rango valido. Por otro lado, el costo finalmente depende mucho del poder de negociación que tenga la empresa.
Concentración Solar (CSP)
En la Figura 3.9 se muestra la composición de costos de la instalación de una planta de torre de poder.
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En la Figura 3.9 se muestra la composición de costos de la instalación de una planta de torre de poder.
En Chile esta tecnología aún no está madura por lo cual no existen proveedores que las ofrezcan.
Un estudio internacional (IEA, 2009) muestra que en parques de concentración solar el costo promedio de inversión es de 3.970US$/kW para USA y de 4.110US$/kW para Europa. El costo promedio de mantención y operación es de 99US$/kW para USA y de 103US$/kW para Europa.
Bueno después de este pequeño análisis de nuestro país, y precios comparativos, sigamos viendo nuestro sistema solar fotovoltaico, que ya en este tiempo está mucho más alcanzable a nuestros bolsillos y que nos dará y producirá grandes satisfacciones al tenerlo funcionando en nuestro hogar, o bien donde necesitemos instalar, sobre todo para nuestro SHACK jajaja que es lo más importante para nuestro Hobby.
¿Se puede utilizar la energía solar fotovoltaica para la calefacción o para calentar agua?
Aunque técnicamente sería posible, usar paneles para la calefacción desde un punto de vista económico no tiene sentido. Para producir agua caliente lo mejor es emplear un sistema solar térmico, que utiliza colectores que se llenan de agua y absorben calor. En cuanto a la calefacción, la única posibilidad para aplicar la energía solar, es utilizar un sistema solar térmico con suelo radiante.
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Estimados amigos el que pueda adquirir este tipo de equipamiento solar, para calentar agua para la ducha cocina etc., podrá gozar prácticamente todo el año, de este sistema sobre todo los que están en el norte de Chile, el costo del sistema será compensado muy rápidamente al ver la disminución en la cuenta del gas, a pesar de que yo no lo tengo, claro que me gustaría poder adquirir este sistema, ahora se los menciono y recomiendo ya que de muy buenas fuentes tengo la certeza de que funciona a las mil maravillas, pero todo con su debido mantenimiento que en realidad no es mucho.
¿Cuál es la vida útil de un panel solar fotovoltaico?
Teniendo en cuenta que el panel carece de partes móviles y que las células y los contactos van encapsulados en una robusta resina sintética, se consigue una muy buena fiabilidad junto con una larga vida útil, del orden de 30 años o más. Además si una de las células falla, esto no afecta al funcionamiento de las demás, y la intensidad y voltaje producidos pueden ser fácilmente ajustados añadiendo o suprimiendo células.
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¿Pueden romperse fácilmente los módulos solares?
Los paneles van protegidos en su cara exterior con vidrio templado, que permite aguantar condiciones meteorológicas muy duras tales como el hielo, la abrasión, cambios bruscos de temperatura, o los impactos producidos por el granizo. Una prueba estándar para su homologación consiste en lanzar (con un cañón neumático) una bola de hielo de dimensiones y consistencia preestablecidas al centro del cristal.
¿Qué mantenimiento requiere un sistema fotovoltaico?
Las instalaciones fotovoltaicas requieren un mantenimiento mínimo y sencillo, que se reduce a las siguientes operaciones:
Paneles: requieren un mantenimiento nulo o muy escaso, debido a su propia configuración: no tienen partes móviles y las células y sus conexiones internas están encapsuladas en varias capas de material protector. Es conveniente hacer una inspección general 1 o 2 veces al año: asegurarse de que las conexiones entre paneles y al regulador están bien ajustadas y libres de corrosión. En la mayoría de los casos, la acción de la lluvia elimina la necesidad de limpieza de los paneles; en caso de ser necesario, simplemente utilizar agua y algún detergente no abrasivo.
Regulador: la simplicidad del equipo de regulación reduce sustancialmente el mantenimiento y hace que las averías sean muy escasas. Las operaciones que se pueden realizar son las siguientes: observación visual del estado y funcionamiento del regulador; comprobación del conexionado y cableado del equipo; observación de los valores instantáneos del voltímetro y amperímetro: dan un índice del comportamiento de la instalación.
Acumulador: es el elemento de la instalación que requiere una mayor atención; de su uso correcto y buen mantenimiento dependerá en gran medida su duración. Las operaciones usuales que deben realizarse son las siguientes:
Comprobación del nivel del electrolito (cada 6 meses aproximadamente): debe mantenerse dentro del margen comprendido entre las marcas de "Máximo" y "Mínimo". Si no existen estas marcas, el nivel correcto del electrolito es de 20 mm por encima del protector de separadores. Si se observa un nivel inferior en alguno de los elementos, se deben rellenar con agua destilada o desmineralizada. No debe rellenarse nunca con ácido sulfúrico.
Al realizar la operación anterior debe comprobarse también el estado de los terminales de la batería; debe limpiarse de posibles depósitos de sulfato y cubrir con vaselina neutra todas las conexiones.
Medida de la densidad del electrolito (si se dispone de un densímetro): con el acumulador totalmente cargado, debe ser de 1,240 +/- 0,01 a 20 grados Celsius. Las densidades deben ser similares en todos los vasos. Diferencias importantes en un elemento es señal de posible avería.
Ahora con los avances de la tecnología tenemos baterías de ciclo profundo de ácido, o bien baterías de gel, con esto ya prácticamente nos hace olvidar de sus mantenimientos ya que son selladas y la utilidad de esta dependerá del uso que le demos y que estén protegidas con buen circuito, como también con su regulador de carga, más adelante hablaremos de este regulador y sus bondades, también deberemos ver que nos dice el fabricante en cuanto a su durabilidad.
Ahora para los que no han podido adquirir de este tipo de batería y tienen las típicas de auto selladas no se olviden de cada 10 días aproximado, ojala moverlas para que el electrolito no se nos aconche y con esto se acorte la vida útil de esta. Además por seguridad tenerlas en un lugar ventilado.
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-Veamos un poco más sobre este tipo de baterías
Las baterías de Ciclo Profundo, están diseñadas para proporcionar la performance de vida más larga cuando se descarga y recarga la misma continuamente.
Diferente a las baterías de automóvil normales para arranque, las cuales poseen rejillas de plomo más delgadas y el material activo poroso (la pasta de óxido de plomo que cubre a las rejillas de la batería) para aumentar al máximo el área de la superficie de la rejilla logrando más potencia en los estallidos instantáneos de corriente, se construyen las baterías del Ciclo Profundo con las rejillas con más espesor, una aleación de alto contenido de antimonio y una pasta más densa de material activo para resistir descargas constantes y ciclos de carga.
Un Ciclo, en términos de batería, es el proceso en el cual se descarga completamente (sacándole toda su capacidad) y se recarga completamente (restaurando toda su capacidad).
Para entender bien por qué usted necesita una batería del ciclo profundo para muchas aplicaciones, nosotros compararemos una de estas baterías con una batería de automóvil normal.
La batería de automóvil podría llamarse “de ciclo poco profundo”. Se diseñan para mantener estallidos de alta corriente en tiempos muy cortos; simplemente cada estallido es mucho tiempo como para dar arranque a un automóvil.
En este proceso, sólo una porción pequeña de la capacidad de la batería se utiliza, y el alternador del automóvil restaura esta descarga rápidamente.
La construcción de la batería de Ciclo Profundo le permite entregar esta energía por períodos extendidos de tiempo (el ciclo profundo) sin dañar la misma ni minimizando su vida útil, tal uso causaría una reducción importante en la vida útil en una batería para automotor normal.
Todas las baterías pueden entregar algunos “ciclos profundos” muy pocas veces, pero sólo las diseñadas especialmente para este objetivo sobrevivirán la descarga sustancial repetidamente. Con el diseño y la fabricación correcta la batería de Ciclo Profundo resistirá centenares de ciclos a aproximadamente el 80% de profundidad de descarga, en cada ciclo, y todavía estar lista para más.
Las verdaderas baterías de Ciclo Profundo tienen:
Las rejillas de Plomo mucho más gruesas
La densidad del material activo más elevada
El porcentaje de Antimonio en la aleación rejilla positiva mucho mayor
Separadores hechos de caucho y papel de fibra de vidrio diseñados para retener el material activo.
Cada componente es crítico para proporcionar una performance buena y durable.
Las rejillas gruesas extienden la vida útil.
La cantidad de materia más activa aumenta la capacidad.
El antimonio mejora la habilidad del ciclo profundo.
El diseño del separador afecta la eficacia con que opera, la longevidad y el control de pérdida de líquido.
Las baterías de ciclo profundo se miden en Amperios Horas, dividido el número de horas, normalmente 20hrs. La medida de CCA (cold cranking amp.) no se utiliza generalmente en las baterías de ciclo profundo por su bajo valor.
Baterías de Ciclo profundo – Hoja de Cálculo.
Hace un siglo que se diseñan las baterías de Ciclo Profundo para aplicaciones específicas. Así que, es importante tener la capacidad adecuada en la batería para la cantidad de corriente en su uso (conocido como amp/hrs).
Usted puede hacer un ejercicio rápida y fácilmente estableciendo el consumo de corriente de cada parte del equipo (marcado en el tablero de información del equipo), el número de Horas que usted usará entre las recargas, y el Voltaje del sistema.
Por ejemplo:
Equipo Carga (Watts) Uso estimado (horas) Watts/Horas
Refrigerador 40 10.0 400
Interior Enciende 20 4.0 80
Torno 90 0.2 18
Watts/Horas totales 498
Ahora se divide el total de Watts/horas totales por el Voltaje para obtener los Amperio/Horas.
Por ejemplo:
498 watts/Horas ÷ 12 Voltios = 41.5 Amperio/Horas
Esta figura es básicamente su guía al tamaño de la batería que usted necesita, más a popa el cálculo muy más importante. Los sistemas eléctricos de los vehículos no siempre son perfectos, nosotros le aconsejamos fuertemente que diseñe siempre la capacidad con un poco de reserva extra.
Un margen del 30% de seguridad es una concesión razonable.
Por ejemplo:
Estimado de Amperios/horas 41.5
más 30% seguridad margen 12.45
Total de Amperios/Horas 53.95
Ahora usted puede seleccionar la batería de Ciclo Profundo correcta para sus necesidades, simplemente comparando su Amperio Total calculado contra la especificación de la batería.
Cuanto más rápido una batería se descarga, menos Amperio/Horas entregará antes de la recarga.
Si una batería se cicla al 20% DOD (Depth of Discharge – Profundidad de Descarga) sería razonable esperar más de 1200, a 50% DOD 6-700 ciclos, y a 80% DOD que es lo más común 3-400 ciclos.
Estas baterías necesitan ser recargadas lo más pronto posible después de su uso o comenzará la sulfatación permanente en las rejillas de plomo.
¿Cómo prevenimos la sulfatación?
Como en la actualidad prácticamente hay de todo también tenemos una variedad de dispositivos para evitar la sulfatación precoz de nuestras baterías, me refiero a un desulfatador de baterías, el cual al estar siempre conectado a la batería o banco de batería,oscilando a una frecuencia determinada nos proporcionara un mayor rendimiento y vida útil de nuestro acumulador, según fabricante triplica la vida útil de nuestra batería.
¿Qué es la sulfatación?
La sulfatación es la acumulación de sulfato de plomo en las placas o celdas de la batería formando una placa de cristal alrededor de ella, con esto va paulatinamente reduciendo el espacio donde se acumulé nuestra energía llegando a cubrirlas por completo y con esto tenemos que desechar nuestra batería e inversión.
Bueno estos son para los que dominamos poco la electrónica,yo ocupo la primera de la foto, llegar y comprar pero para los más entusiastas hay también circuitos hecho o por inventar para este fin.
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¿Qué impacto ambiental tiene la energía solar fotovoltaica?
La energía solar fotovoltaica, al igual que otras energías renovables, constituye, frente a los combustibles fósiles, una fuente inagotable, contribuye al autoabastecimiento energético nacional y es menos perjudicial para el medio ambiente, evitando los efectos de su uso directo (contaminación atmosférica, residuos, etc.) y los derivados de su generación (excavaciones, minas, canteras,etc.).
Los efectos de la energía solar fotovoltaica sobre los principales factores ambientales son los siguientes:
Clima: La generación de energía eléctrica directamente a partir de la luz solar no requiere ningún tipo de combustión, por lo que no se produce polución térmica ni emisiones de CO2 que favorezcan el efecto invernadero.
Geología: Las células fotovoltaicas se fabrican con silicio, elemento obtenido de la arena, muy abundante en la Naturaleza y del que no se requieren cantidades significativas. Por lo tanto, en la fabricación de los paneles fotovoltaicos no se producen alteraciones en las características litológicas, topográficas o estructurales del terreno.
Suelo: al no producirse ni contaminantes, ni vertidos, ni movimientos de tierra, la incidencia sobre las características físico-químicas del suelo o su erosionabilidad es nula.
Aguas superficiales y subterráneas: No se produce alteración de los acuíferos o de las aguas superficiales ni por consumo, ni por contaminación por residuos o vertidos.
Flora y fauna: la repercusión sobre la vegetación es nula, y, al eliminarse los tendidos eléctricos, se evitan los posibles efectos perjudiciales para las aves.
Paisaje: los paneles solares tienen distintas posibilidades de integración, lo que hace que sean un elemento fácil de integrar y armonizar en diferentes tipos de estructuras, minimizando su impacto visual. Además, al tratarse de sistemas autónomos, no se altera el paisaje con postes y líneas eléctricas.
Ruidos: el sistema fotovoltaico es absolutamente silencioso, lo que representa una clara ventaja frente a los generadores de motor en viviendas aisladas.
Medio social: El suelo necesario para instalar un sistema fotovoltaico de dimensión media, no representa una cantidad significativa como para producir un grave impacto. Además, en gran parte de los casos, se pueden integrar en los tejados de las viviendas.
Por otra parte, la energía solar fotovoltaica representa la mejor solución para aquellos lugares a los que se quiere dotar de energía eléctrica preservando las condiciones del entorno; como es el caso por ejemplo de los Espacios Naturales Protegidos.
¿Qué se entiende por potencia pico de un panel?
Es la potencia de salida, en Watios, que produce un panel fotovoltaico en condiciones de máxima irradiación solar, con una radiación de aproximadamente 1 kW/m2 (la que se produce en un día soleado al mediodía solar).
¿Cómo se fabrica un panel fotovoltaico?
Un panel fotovoltaico está formado por un conjunto de células solares conectadas eléctricamente entre sí en serie y paralelo hasta conseguir el voltaje adecuado para su utilización.
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Corte transversal de un panel fotovoltaico.
Este conjunto de células está envuelto por unos elementos que le confieren protección frente a los agentes externos y rigidez para acoplarse a las estructuras que los soportan. Los elementos son los siguientes:
- Encapsulante, constituido por un material que debe presentar una buena transmisión a la radiación y una degradabilidad baja a la acción de los rayos solares.
Cubierta exterior de vidrio templado, que, aparte de facilitar al máximo la transmisión luminosa, debe resistir las condiciones climatológicas más adversas y soportar cambios bruscos de temperatura.
Cubierta posterior, constituida normalmente por varias capas opacas que reflejan la luz que ha pasado entre los instersticios de las células, haciendo que vuelvan a incidir otra vez sobre éstas.
Marco de metal, normalmente de aluminio, que asegura rigidez y estanqueidad al conjunto, y que lleva los elementos necesarios (generalmente taladros) para el montaje del panel sobre la estructura soporte.
Cubierta exterior de vidrio templado, que, aparte de facilitar al máximo la transmisión luminosa, debe resistir las condiciones climatológicas más adversas y soportar cambios bruscos de temperatura.
Cubierta posterior, constituida normalmente por varias capas opacas que reflejan la luz que ha pasado entre los instersticios de las células, haciendo que vuelvan a incidir otra vez sobre éstas.
Marco de metal, normalmente de aluminio, que asegura rigidez y estanqueidad al conjunto, y que lleva los elementos necesarios (generalmente taladros) para el montaje del panel sobre la estructura soporte.
- Caja de terminales: incorpora los bornes para la conexión del módulo.
- Diodo de protección: impiden daños por sombras parciales en la superficie del panel
¿Qué diferencia existe entre los paneles policristalinos y los monocristalinos?
Los paneles fotovoltaicos están compuestos por células fotovoltaicas de silicio monocristalino o policristalino. La diferencia entre una y otra radica en el procedimiento de fabricación. Las células de silicio monocristalino se obtienen a partir de silicio muy puro, que se refunde en un crisol junto con una pequeña proporción de boro. Una vez que el material se encuentra en estado líquido se le introduce una varilla con un "cristal germen" de silicio, que se va haciendo recrecer con nuevos átomos procedentes del líquido, que quedan ordenados siguiendo la estructura del cristal. De esta forma se obtiene una monocristal dopado, que luego se corta en obleas de aproximadamente 3 décimas de milímetro de grosor. Estas obleas se introducen después en hornos especiales, dentro de los cuales se difunden átomos de fósforo que se depositan sobre una cara y alcanzan una cierta profundidad en su superficie. Posteriormente, y antes de realizar la serigrafía para las interconexiones superficiales, se recubren con un tratamiento antireflexivo de bióxido de titanio o zirconio.
En las células policristalinas, en lugar de partir de un monocristal, se deja solidificar lentamente sobre un molde la pasta de silicio, con lo cual se obtiene un sólido formado por muchos pequeños cristales de silicio, que pueden cortarse luego en finas obleas policristalinas.
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¿Pueden funcionar los paneles fotovoltaicos en días nublados?
Los paneles fotovoltaicos generan electricidad incluso en días nublados, aunque su rendimiento disminuye. La producción de electricidad varía linealmente a la luz que incide sobre el panel; un día totalmente nublado equivale aproximadamente a un 10% de la intensidad total del sol, y el rendimiento del panel disminuye proporcionalmente a este valor.
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