La Energia solar Fotovoltaica y térmica

La energia solar es un concepto que hemos seguido en los últimos años, aunque sólo sea para tratar de encontrar una mejor manera de abordar el problema global del suministro de energía  sin dañar el medio ambiente .

Para aquellos que realmente saben muy poco de esta fuente de energía, que es básicamente lo que se obtiene del sol y que se puede convertir en energía que podemos utilizar, es decir, en electricidad o energía térmica para la calefacción o la refrigeración de ambientes .

La energia solar es simplemente la energía que proviene del sol. La estrella central de nuestro sistema solar es una poderosa fuente de energía. Sin ella, nunca habría existido la vida en la Tierra. Se trata de una fuente renovable , todos somos libres para utilizarlas, que está ampliamente disponible y limpia.




Ya se utiliza para satisfacer las necesidades energéticas de los hogares y oficinas, pero también tiene varios otros fines tales como el calor del agua caliente sanitaria que todos usamos para lavar o alimentar a la red de energía de los países pequeños.

¿Cómo funciona la energia solar?

Veamos más de cerca y observamos cómo la energia solar y, en particular, vamos a ver cuáles son los paneles solares y cómo pueden ayudar a lograr nuestros objetivos cuando se trata de utilizar la energía solar de manera eficiente .

Como una de las tecnologías renovables  más limpias y seguras  , es ahora que el público en general reconoce la eficacia de este tipo de solución.

Energìa solar
Energìa solar

La energía útil se deriva mediante la conversión de la energía del sol. Hay tres formas principales en las que se puede hacer esta transformación:

La energía fotovoltaica:

  • Los procesos fotovoltaicos se producen con los paneles fotovoltaicos, que toman la luz del sol y la convierten en electricidad. El componente elemental del generador es la célula fotovoltaica en el que se produce la conversión de la radiación solar en corriente eléctrica. Se compone de una rebanada delgada de material semiconductor, generalmente de silicio. Hablaremos con más detalle a continuación.
  • Los paneles solares están hechas principalmente con  materiales que se sabe que tienen las propiedades de forma natural convertir la luz solar en electricidad . Estos materiales son conocidos en los círculos científicos como el semiconductor. Cuando la luz incide en estos semiconductores, liberan electrones libres para moverse, que se canalizan a través del dispositivo y producir una corriente eléctrica.
  • Los dispositivos fotovoltaicos están experimentando un desarrollo tecnológico que cuesta en este periodo debido a que algunos frecuencia de onda de la luz solar, incluyendo los rayos UV y de infrarrojos, no se puede convertir por estos dispositivos. Esto puede ser problemático cuando el sol no brilla y, en consecuencia e infrarroja UV son los principales rayos que alcanzan la superficie de la Tierra.

Solar térmico:

  • La energía solar se transforma en energía elèctrica que puede usarse para calentar o enfriar los dispositivos que se alimentan . Hay procesos que pueden ayudar en casi todos los contextos imaginables, desde edificios comerciales para casas, sino también para la calefacción de piscinas.
  • El elemento fundamental para la conversión de energía es esta vez el colector solar. E ‘muy diferente de un panel solar, ya que su objetivo no es convertir la energía solar en energía eléctrica, sino más bien calentar un fluido que pasa dentro de su tubería. Un colector está formado principalmente por un fluido de transferencia de calor que está dentro de los tubos, una cubierta transparente que permite que la radiación solar pueda pasar, una placa de absorbente que las captura, y un aislante para evitar que los más delicados componentes del colector se sobrecalienten..
  • La razón principal de por qué se necesitan los dispositivos de calentamiento y refrigeración solar se debe a que tenemos que reducir nuestra dependencia del gas natural y otros combustibles fósiles . La calefacción como calderas tradicionales que utilizan gas natural o metano en su mayoría tienden a no usarse mas. Los sistemas de aire acondicionado son un gran problema, ya que los aparatos de aire acondicionado utilizan una gran cantidad de electricidad para enfriar las habitaciones, y esto se produce a menudo a partir de combustibles fósiles.
  • Incluso en el campo térmico tecnología está en constante cambio y adaptación. Los avances realizados en este campo de la ciencia son significativas y no pasa un día que no emitir las conclusiones sobre la mejor manera de utilizar este tipo de energía.

Solar de concentraciòn:

  • Las plantas de concentración solar, por lo general se hace referencia como CSP (Concentrated Solar Power), son una de las nuevas tecnologías para aprovechar la energía solar. La tecnología CSP aún no está completamente maduro, pero tiene su punto fuerte en la posibilidad de suministro independiente del recurso.
  • Las plantas se utilizan para producir electricidad, proporcionando calor a alta temperatura a un sistema basado en un ciclo termodinámico. El proceso se llama “conversión de energía solar indirecta “, en contraposición a la conversión directa de la energía solar en electricidad (fotovoltaica).
  • Los espejos son los elementos principales de una planta de CSP; todos ellos se concentran la energía solar en un solo punto para operar todo el sistema de manera más eficaz. Sin espejos, sistemas de CSP no tendrían razón de ser.Por esta razón, los implantes pueden ser de concentración puntual (explotar un espejo parabólico para canalizar todos los rayos en el centro de la parábola), torre central (de espejos colocados en los rayos solares directos de tierra en un punto situado en la parte superior de una torre específico) y parábolas lineales (están formados por tubos de una parábola, es decir, sin tapa superior, que se calientan un fluido contenido dentro de las tuberías).
  • se hace a continuación, la energía acumulada por el fluido de expansión en turbinas de vapor que hacen de manera que la electricidad puede ser producida y almacenada. Esto hace que los sistemas CSP diferentes que otros tipos de energía solar debido a que el sistema de almacenamiento de energía es mucho más avanzadas que las de otros tipos actualmente en uso . Para el año 2020 se espera que habrá más de 5000 proyectos de plantas de concentración en el mundo, que ya están en funcionamiento o en construcción.

¿Que hacen  los paneles solares?

Energìa solar
Energia solar

Ahora que hemos examinado todos los diferentes tipos de conversión de la energía solar en energía útil, cómo funcionan y cuáles son los componentes básicos para la transformación, nos fijamos en uno de los dispositivos más comunes que se utilizan para obtener energía del sol: paneles solares.

  • En resumen, la energía solar, que se puede describir como una cantidad específica de energía, compuesto de varias partículas llamadas fotones, pasa a través de los semiconductores, que a su vez crear electricidad y se desarrollan en una forma tal que puede ser utilizado eficazmente .
  • Los paneles solares son capaces de explotar diferentes tipos de radiación solar y no sólo del sol, sino también la luz reflejada desde los tejados, de la nieve y el hielo, que se llama albedo.
  • Como ya se ha mencionado anteriormente, los paneles solares, que se componen de una cierta cantidad de células solares. Una célula por sí sola no puede hacer mucho, pero un grupo de células puede ayudar a crear suficiente energía para alimentar más dispositivos. Las células solares son pequeños discos, compuestas de materiales semiconductores, incluyendo el silicio más conocido es. Las células solares son capaces de producir energía solamente cuando son afectados por la radiación solar . Dentro de estas estructuras es crear un campo eléctrico que se opone a la difusión de las cargas eléctricas libres. Este campo eléctrico da la estructura de la célula llamado un “diodo”, en el que el paso de la corriente, que consta de portadores de carga libres, por ejemplo electrones, se ve obstaculizado en una dirección y facilitó en la dirección opuesta.
  • Los paneles fotovoltaicos se venden con una garantía del 80% del rendimiento inicial después de 25 años .Fueron desarrollados como una tecnología aeroespacial (satélites de energía) y para aplicaciones de seguridad (señales de luz), donde la fiabilidad es una de las prioridades. Las pruebas se llevan a cabo mediante la exposición de los módulos a los ciclos térmicos (-40 a + 80 ° C), la exposición a la humedad y pruebas eléctricas. La velocidad de degradación de eficiencia se estima entre 0,5% y 1% por año .
  • Como ya he dicho que los paneles solares son la principal forma en que una estación espacial, junto con varias otras tecnologías de la astronomía, para obtener la electricidad que necesitan los astronautas. Dato curioso: a veces, los paneles solares en el espacio son dañadas por pequeños meteoritos, u otros elementos de “espacio basura”; Esto requiere que los astronautas para salir del controlador donde está y hacer las reparaciones apropiadas si es necesario.

Cómo comprobar el rendimiento de un panel fotovoltaico

Energìa solar




Una cosa interesante que hacer con el fin de verificar el rendimiento efectivo de un panel fotovoltaico es el balance energético de una sola célula, ya que describe la proporción de energía solar incidente que no se convierte en energía eléctrica. A modo de ejemplo, que se considera igual al 100% de la energia solar incidente, tenemos los siguientes daños típicos:

  • De los 20% para mantener en posición el campo eléctrico en la región de transición de la célula;
  • Dell 8,5% en la recombinación de los portadores de carga (electrones libres que no siguen la dirección de la corriente);
  • Del 23% para los fotones con alta longitud de onda, con energía insuficiente para electrones libres;
  • Del 3% para pérdidas por reflexión y el sombreado de los contactos colocados entre el medio ambiente y la célula (por ejemplo, el vidrio de protección);
  • De los 0,5% de las pérdidas de conducción eléctrica (debido a la resistencia del circuito);
  • Del 45% de los fotones con una longitud de onda corta que son absorbidos, pero cuyo 32% es exceso de energía (producción de calor);

Al final, en este ejemplo, sólo el 13% restante de la energia solar es absorbida y convertida en energía eléctrica , lo que significa que los rendimientos de los paneles solares son actualmente demasiado bajo para ser competitiva con las formas convencionales de producción de energía.

 Enlos ùltimos años la tecnologìa fotovoltaica  a avanzado mucho logrando paneles solares cada vez mas eficientes dònde el porcentaje de conversiòn llega hasta un 24 %.