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Energía fotovoltaica

Energía fotovoltaica

La energía solar es una de las fuentes de energía renovable más extendida y con mayores beneficios. Por su parte la energía fotovoltaica es la transformación de la energía solar o la radiación del sol en energía eléctrica.

La transformación de energía eléctrica se logra utilizando las propiedades de los materiales semiconductores por medio de las células fotovoltaicas. El material que se emplea para los paneles fotovoltaicos es el silicio.

Vamos a ver con detalle qué es y cómo funciona la energía fotovoltaica.

Energía fotovoltaica

Cómo se capta la energía solar

La fabricación de las células fotovoltaicas que se utiliza para generar energía eléctrica es un proceso bastante costoso. No solo en relación a lo económico, sino en función del tiempo que requiere su aprovechamiento.

El silicio que se emplea para fabricar estas células es un material que abunda mucho en la Tierra. Pero por otro lado, el procesamiento del mismo es muy complejo. Por medio de procesos que requieren mucho trabajo se elaboran los lingotes de silicio y posteriormente se los corta en células fotovoltaicas.

Dichas células terminan por formar los conocidos paneles solares, y es importante que cada una de ellas posea las mismas características. Por lo tanto, luego de la fabricación de ellas se debe seguir un arduo proceso de clasificación y selección.

Proceso de obtención de la energía solar

La luz del sol se compone por fotones. La misma incide sobre las células fotovoltaicas de los paneles solares y de esta manera se crea un campo de electricidad entre las capas. Así se consigue generar un circuito eléctrico. Por eso, cuando mayor intensidad tiene la luz, el flujo de electricidad es mayor. Sin embargo, no se necesita que la luz impacte directamente, esto quiere decir que en días nublados, también es posible aprovechar esta fuente de energía.

La células fotoeléctricas consiguen convertir la energía solar en electricidad de manera continua. Luego la misma se puede convertir en corriente alterna para emplearla en los elementos electrónicos que solemos tener en nuestras casas.

El dispositivo que cumple el trabajo de transformar la energía es el inversor. El mismo convierte la corriente continua en corriente alterna de la misma manera que los hace una red eléctrica. De hecho es en estas redes donde se vierte, controlando la uniformidad y la calidad de la señal.

La corriente alterna es generada por un contador que se encarga de cuantificarla y desde ahí se inyecta a la red general.

De esta manera, la luz del sol se transforma en electricidad de una manera limpia y segura. Además, la vida de los sistemas fotovoltaicos garantiza un periodo de funcionamiento largo. Se estima que la vida de un módulo es de unos 30 años, y su rendimiento después de 25 años de uso está por encima del 80%.

Energía fotovoltaica

¿Cómo se aprovecha la energía fotovoltaica?

La principal aplicación o uso que se le da a la instalación de energía fotovoltaica es la generación de energía eléctrica por medio de radiación solar.

Esta producción de energía se puede hacer a gran escala para un consumo generalazado, pero también a pequeña escala para consumo personal en lugares aislados.

Hay muchas maneras en la que se puede emplear la energía solar.

Instalación aislada

En este caso hablamos de una instalación que no tiene acceso a la red eléctrica. La misma se emplea en mayor medida en aquellas zonas donde el acceso a dicha red es muy complejo.

El consumo que se le da a este tipo de generación es personal, es decir que no se extiende a grandes zonas. Por lo tanto requiere de la instalación de baterías al sistema. Las mismas sirven para acumular la energía generada y de esta manera consumirla de noche, cuando no hay energía solar.

Instalación conectada a la red

A diferencia del caso anterior, en este caso la corriente eléctrica que se genera en una instalación fotovoltaica se vierte en una red eléctrica. La misma funciona como si se tratara de una central de producción de energía eléctrica tradicional.

En este tipo de instalaciones se cuenta con contadores que se encargan de medir la energía generada y luego se envía a la red.

Energía fotovoltaica

Eficiencia de la energía fotovoltaica

La eficiencia de la energía fotovoltaica depende de la construcción de los módulos fotovoltaicos. Los mismos pueden generar electricidad a partir de una gama concreta de frecuencias de la luz, pero generalmente no puede cubrir toda la gama solar. En especial hablamos de la luz ultravioleta, la luz infrarroja y la que es baja o difusa.

Esto quiere decir que mucha de la energía de la radiación solar no consigue aprovecharse con los paneles solares. Entonces podemos afirmar que se podrían alcanzar mayores niveles de eficiencia si se empleara luz monocromática.

Otra manera de diseñar estos sistemas es dividiendo la luz en diferentes longitudes de onda. Luego dirigir los haces en diferentes células sintonizadas a los respectivos rangos. Si esto se lograra conseguir, se podría incrementar la eficiencia en un 50%.

Sin embargo hoy en día, el mejor aprovechamiento de la luz solar en energía fotovoltaica consigue una eficiencia del módulo solar de mas o menos 21,5%.

Ventajas y desventajas de la energía fotovoltaica

Ventajas

Energía fotovoltaica

Costo de producción

Si bien el costo de generar este tipo de energía es considerablemente alto, una vez que la instalación está lista y en funcionamiento, los costos se reducen notablemente.

Los usuarios que emplean este tipo de energía sostenible, pueden alcanzar una gran reducción en sus facturas de luz.

Subvenciones a la energía renovable

Los gobiernos suelen fomentar el empleo de este tipo de energía limpia. Por este motivo es que en muchos casos se ofrecen grandes subvenciones para incentivarla.

Esto radica que con el paso del tiempo resulta una medida muy ventajosa y sustentable.

Impacto en el medio ambiente

La energía fotovoltaica es una energía limpia y por lo tanto no perjudica al medio ambiente. Si comparamos este tipo de generación de energía con aquellas que emplean combustibles fósiles, las ventajas son inconmensurables.

Disponibilidad global

El sol es un recurso renovable que ilumina todas las regiones del mundo. Por lo tanto se puede aprovechar en gran medida en cualquier lugar.

Sin embargo hay que considerar que la intensidad de radiación no es la misma en todos lados. En este punto radica que dependiendo del lugar que se trate, es más o menos eficiente poner este tipo de instalaciones.

Bajo costo de mantenimiento

Como dijimos más arriba, el costo de instalación es muy elevado, pero una vez que este proceso está completado, el mantenimiento de los paneles solares es muy reducido.

Por lo general con una limpieza y ajustes al año, tenemos garantizado el correcto funcionamiento. Podría hacerse con mayor periodicidad, pero no va a variar demasiado el rendimiento.

Por otro lado, los paneles o tubos solares tiene muchos años de garantía. Esto significa que a largo plazo es una de las mejores alternativas disponibles para la generación de energía.

Gran alcance

Una de las mayores ventajas que tiene este tipo de generación es que puede implementarse en aquellos lugares que no tienen posibilidad de acceso a una red de electricidad tradicional. Esto se debe a que únicamente requiere de las instalación de los paneles y la luz del sol.

Energía renovable y sustentable

Debido a que la energía se extrae del sol, es considerada una energía renovable. La extinción del sol se estima para millones de años, por lo que lo más probable es que ni siquiera estemos en este mundo para cuando esto suceda, si sucede.

Desventajas

Energía fotovoltaicaComo podemos ver, las ventajas de la energía fotovoltaica son muchas y son importantes. Pero también tiene algunas debilidades que no podemos dejar de mencionar y que deben ser tenidas en cuenta al momento de encarar un proyecto de este estilo.

Gran inversión económica

Aprovechar la energía solar es extremadamente caro. Esto se debe a que la instalación de paneles es muy costosa.

Sin embargo, como ya mencionamos, a largo plazo es una inversión que se amortiza por sí sola.

El flujo de energía no es regular

Este tipo de energía, por provenir de una fuente natural, depende completamente de las condiciones climáticas. Por lo tanto, esto implica que no podemos predecir el flujo de energía con exactitud.

Además se debe tener en cuenta que los horarios de mayor consumo de electricidad son los de menor generación. Incluso la intensidad de energía va a disminuir cuando el sol no impacte directamente en los paneles.

Filtraciones de contaminación

Si bien como dijimos se trata de una energía limpia no contaminante, durante la instalación se pueden generar algunos niveles de contaminación, aunque estos son casi insignificantes. La instalación de los paneles solares y su transporte genera algún impacto en la atmósfera.

Espacio necesario para el montaje

En este punto debemos tener en cuenta que cuanto menor sea la densidad de la potencia solar, vamos a necesitar un mayor espacio para poner los paneles. Al mismo tiempo esto implica unos costos más altos.

Por otro lado, el almacenamiento de la energía también es costoso, al igual que las baterías para regular la producción y demanda de la energía.

Eficiencia

Como ya mencionamos, la eficiencia de los paneles solares no es tan optima como nos gustaría. Se debe avanzar en el desarrollo de nuevos paneles que puedan captar por completo la radiación solar sin que se produzcan filtraciones.

En conclusión

Dicho todo lo anterior, podemos afirmar que la energía fotovoltaica es una de las mejores opciones que podemos utilizar para la generación de energía eléctrica. Se trata de una energía limpia y renovable, por lo que su provisión no implica ningún riesgo ni para la salud ni para el ambiente.

Es sin lugar a dudas una alternativa mucho mejor que aquellas fuentes que emplean combustibles fósiles. Los mismos no solo son agotables, sino que son altamente contaminantes y nocivos para el ambiente y quienes lo abitamos.

Incluso se puede emplear como complemento junto a otra fuente de energía.

Entonces si bien hay que tener en cuenta en especial el costo de instalación y las dificultades de su puesta en marcha, a largo plazo son indiscutibles sus beneficios.