Energía Fotovoltaica

1. ¿Qué es la energía fotovoltaica?
El término energía solar se usa para abarcar las diferentes formas de aprovechar la energía proveniente del sol. El sol está a una distancia de 146 millones de kilómetros (91 millones de millas) de la Tierra y es una fuente de energía extremadamente potente. Para hacerse una idea de la magnitud de la energía solar, cada año la Tierra recibe del sol unos 1600 millones de kilovatios-hora. Sin embargo, sólo el 40% llega a la Tierra directamente, ya que el resto se refleja en las capas superiores de la atmósfera. Esta fracción que los humanos podríamos capturar y transformar en energía utilizable es cientos de veces mayor que el consumo anual de energía en todo el mundo. La energía solar se puede usar de dos maneras distintas: como fuente de calor y como fuente de electricidad. El proceso de convertir los rayos solares en electricidad se denomina Fotovoltaico (FV).

2. ¿Qué es un proceso fotovoltaico?
Fotovoltaico es un término usado para describir el proceso de convertir la luz solar en electricidad, que no tiene partes en movimiento, ni ruido, no contamina y no usa combustible. Quien haya utilizado una calculadora solar, haya visto en la carretera un cartel que funciona con energía solar o haya colocado dinero en un parquímetro solar, ha visto el uso de la energía solar fotovoltaica. El físico francés A. Becquerel descubrió el efecto fotovoltaico en 1839. Es el único medio conocido para convertir la luz directamente en electricidad.


3. Ventajas
-Líneas más descargadas, lo que prolonga la vida útil de los cables
-Posibilidad de aumento de potencia sin cambiar el conductor
-Mejor respuesta a posibles cortocircuitos
-Mejora del performance ratio (PR) de la instalación
-Mayor generación eléctrica renovable (mayor cantidad de emisiones evitadas de gases de efecto invernadero)

4. Normativa
Los sistemas fotovoltaicos se atienen a las normativas de cada uno de los países. En España, en cuanto a la normativa general, se deben mencionar los siguientes documentos:

*-Ley 54/1997, del sector eléctrico, de 27 de noviembre
*-Plan de Energías Renovables en España (PER) 2005-2010
*-Real Decreto 842/2002, Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión
*-Real Decreto 314/2006 de 17 de Marzo, Código Técnico de Edificación

Normativa de obligado cumplimiento aplicable se tendrán en cuenta los siguientes elementos:
a) Normas técnicas nacionales de transposición de normas europeas no armonizadas
b) Normas UNE
c) Las recomendaciones de la Comisión Europea
d) El estado actual de los conocimientos y de la técnica
*-Las normas UNE se elaboran a través de la representación nacional, delegada por AENOR, en los comités internacionales de normalización de energía solar fotovoltaica: Comité Técnico 82 de la IEC y comité técnico BTTF 86-2 de CENELEC (Comisión Europea de Normalización Eléctrica y Electrónica.

5. ¿cómo está formado un panel solar?
Están formados por un cristal o lámina transparente superior y un cerramiento inferior entre los que queda encapsulado el sustrato Conversor y sus conexiones eléctricas. La lámina inferior puede ser transparente, pero lo más frecuente es un plástico de tedlar. Para encapsular se suele añadir unas láminas finas y transparentes de EVA que se funden para crear un sellado anti humedad, aislante, transparente y robusto.


6. ¿Qué tipos de corriente genera un panel fotovoltaico?
La corriente eléctrica continua que proporcionan los módulos fotovoltaicos, se puede transformar en corriente alterna mediante un aparato electrónico llamado inversor e inyectar en la red eléctrica, operación actualmente sujeta a subvenciones en muchos lugares para una mayor viabilidad.

7. Cables
La sección de cable viene en general determinada por el criterio más restrictivo entre caída de tensión y máxima intensidad admisible. Aumentando las secciones de conductor que se obtienen como resultado de los cálculos teóricos se consigue, en general, amortizar el sobrecoste con un ahorro en la factura eléctrica por reducción de las pérdidas por calentamiento de los conductores. Pero cuando se trata de una instalación fotovoltaica la amortización puede ser mucho más rápida, ya que el precio de la energía generada es sensiblemente superior al precio de mercado. Para su dimensionamiento se hace respetar la caída máxima de tensión admisible, así como la intensidad máxima admisible.

8. Sistemas fotovoltaicos conectados a red
Esta aplicación consiste en generar electricidad mediante paneles solares fotovoltaicos e inyectarla directamente a la red de distribución eléctrica. Actualmente, en países como España, Alemania o Japón, las compañías de distribución eléctrica están obligadas por ley a comprar la energía inyectada a su red por estas centrales fotovoltaicas.
El precio de venta de la energía también está fijado por ley de manera que se incentiva la producción de electricidad solar al resultar estas instalaciones amortizables en un periodo de tiempo que puede oscilar entre los 7 y 10 años.
Este tipo de centrales fotovoltaicas pueden ir desde pequeñas instalaciones de 1 a 5 kwp en nuestra terraza o tejado, a instalaciones de hasta 100 kwp sobre cubiertas de naves industriales o en suelo, e incluso plantas de varios megavatios.

9. Cómo funcionan las células fotovoltaicas
Las células fotovoltaicas son obleas planas y delgadas de materiales denominados semiconductores que pueden conducir, o transportar, electricidad. Hoy en día, más del 90% de las células solares se fabrican a partir de silicio, un semiconductor o un metaloide, que tiene las propiedades de un metal y las de un aislante. Un lado de la célula es tratada con una sustancia que transporta una carga negativa (por ejemplo, el fósforo).
El otro lado es tratado con una sustancia que transporta una carga positiva (por ejemplo, el boro). Una tercera capa, que no conduce energía, separa las dos capas de carga.
Se coloca un cable desde el lado cargado negativamente de la célula hasta el lado cargado positivamente.



10. Accesorios
Acumulador: Almacena la energía producida por el generador. Una vez almacenada existen dos opciones:
-Sacar una línea de éste para la instalación (utilizar lámpara y elementos de consumo eléctrico).
-Transformar a través de un inversor la corriente continua en corriente alterna.
Regulador de carga: Su función es evitar sobrecargas o descargas excesivas al acumulador, puesto que los daños podrían ser irreversibles. Debe asegurar que el sistema trabaje siempre en el punto de máxima eficacia.
Inversor: Se encarga de transformar la corriente continua producida por el campo fotovoltaico en corriente alterna, la cual alimentará directamente a los usuarios.
Un sistema fotovoltaico no tiene porque constar siempre de estos elementos, pudiendo prescindir de uno o más de éstos, teniendo en cuenta el tipo y tamaño de las cargas a alimentar, además de la naturaleza de los recursos energéticos en el lugar de instalación.


11. Preguntas Frecuentes

*-¿Podría funcionar un colector solar térmico en la Luna, dónde no existe atmósfera?
Respuesta: Si por qué el efecto invernadero se produce dentro del colector, de hecho recibiría más radiación al no haber atmósfera.


*-¿Qué pasa cuando no hace sol?
Cuando está nublado, no hay radiación solar directa, pero hay luz difusa, y las células producirán electricidad, aunque con menor rendimiento. De noche, las células no producen, pero tampoco consumen nada.
*-¿Qué pasa si los módulos están sucios?
El polvo y la suciedad dificultan que la radiación alcance la célula de silicio, reduciendo la producción eléctrica. En cualquier caso, los módulos siempre se montan con un cierto grado de inclinación, y la propia agua de lluvia limpiará los módulos periódicamente.

*-¿El granizo puede dañar los módulos?
Las células están protegidas por vidrio templado, parecido al de los automóviles. Siempre se puede, además, contratar un seguro.

*-¿Un rayo puede inutilizar los módulos?
La estructura del módulo tiene protección mediante conexión a tierra.

*-¿Se necesita mucho mantenimiento?
Los sistemas fotovoltaicos sin seguimiento solar no tienen partes móviles, por lo que el desgaste es mínimo. Una inspección visual anual y los controles de seguridad de las conexiones eléctricas obligatorios son suficientes.

*-¿Qué diferencia a la energía solar fotovoltaica de la térmica?
La energía solar térmica genera calor para ACS y de calefacción, sustituyendo a otras fuentes de energía primaria, como el gas natural o el gas-oil. Las instalaciones son menos fiables y su mantenimiento es más complejo, ya que incluyen tuberías, válvulas, calderas, etc. Su vida útil es menor que la de los sistemas fotovoltaicos.
La producción de energía fotovoltaica se realiza de manera limpia, directa y elegante por ende esta tiende a proyectarse como una de las mejores alternativas a nivel mundial para obtener energía eléctrica.
Sabiendo que la generación de energía fotovoltaica trae consigo un sinnúmero de ventajas creemos que todos los países deberían implementar este nuevo sistema ya que gracias a ello se contribuye con la naturaleza y este es además muy rentable en cuanto a lo económico.
Finalmente en nuestro medio se podría implementar este sistema tratando de incentivar a profesionales y a estudiantes que se dirijan hacia este campo ya que a la larga será uno de las tecnologías más comunes y necesarias a ser utilizadas.
¿Cuándo esta el sol más elevado?
La tierra es la que está más cerca del sol en invierno, pues es ella quien gira alrededor de este, Y hace mas frio porque los rayos del sol inciden mas oblicuos o menos perpendiculares que en verano

¿Qué inclinación y orientación tiene una placa fotovoltaica?
*-Inclinación:
La radiación solar que incide sobre una placa variará con el ángulo que forme la misma con la radiación. La captación de energía solar será máxima cuando la posición de la placa solar sea perpendicular a la radiación. La inclinación de los rayos del sol respecto a la superficie horizontal es variable a lo largo del año (máxima en verano y mínima en invierno) y por tanto, en aquellas instalaciones cuyos paneles estén fijos, existirá un ángulo de inclinación que optimizará la colección de energía sobre una base anual. Es decir, conviene buscar el ángulo de inclinación de los paneles respecto al plano horizontal que hace máxima la potencia media anual recibida. En la mayoría de los casos este ángulo coincide con la latitud del lugar de la instalación. Normalmente se suele tomar un ángulo mayor, aproximadamente 15º, en beneficio de una mayor captación durante el invierno, cuando la luminosidad disminuye, a costa de una peor captación en verano, cuando hay una mayor cantidad de luz. Puede ocurrir que la instalación no vaya a usarse todo el año sino sólo en ciertas épocas. Así, si la instalación se va a usar preferentemente en verano conviene que la inclinación del colector sea menor que la latitud del lugar, aproximadamente en 15º. Evidentemente, las pérdidas de las superficies horizontales con respecto a las que están inclinadas aumentan progresivamente a medida que nos acercamos al norte (en el hemisferio norte) o al sur (en el hemisferio sur). En los polos, los planos horizontales son inútiles.
*-Orientación:
La orientación preferida de los colectores es hacia el Sur, debido a que la trayectoria del Sol en movimiento Este a Oeste es simétrica respecto de la posición que ocupa al mediodía y a que es precisamente en este momento cuando la captación de energía solar es máxima. Las desviaciones hacia el Oeste o hacia el Este en un ángulo inferior a 30º hacen disminuir la radiación diaria recibida en un pequeño valor que se cifra en menos del 5%. Por el contrario, para ángulos superiores a este valor, las pérdidas en la irradiación captada son considerables.
En resumen, la orientación óptima de un colector es la que mira directamente hacia el Sur, pero si esto no es posible puede determinarse una variación aproximada de 15º.

*- Emplazamiento de las placas solares
En cuanto a la situación de los paneles fotovoltaicos existen las siguientes posibilidades generales:


Suelo: Es la forma más usual de instalación de grupos de paneles y presenta grandes ventajas en cuanto al área opuesta al viento, accesibilidad y facilidad de montaje. Sin embargo, es más susceptible de poder quedar enterrada por la nieve, se inunde o ser objeto de rotura por animales o personas.



Poste: Es usual en instalaciones de pequeña dimensión, donde se disponga previamente de un mástil. Es el tipo de montaje típico en alimentación fotovoltaica de equipos de comunicación aislada o farolas.


Pared: Presenta ventajas cuando se dispone de buenos puntos de anclaje sobre una edificación construida. Sin embargo, es obligado instalarlo en una fachada al sur y la accesibilidad puede presentar algunos problemas.


Tejado: Como forma de instalación es una de las más usuales, al disponer de suficiente espacio. Sin embargo, presenta problemas por cubrimiento de nieve, menor facilidad de orientación al sur, e impermeabilizado de las sujeciones del techo.


Es importante evitar la fijación del panel sobre (o cerca) de una superficie metálica negra expuesta de lleno a la luz solar. Se logra normalmente una temperatura de funcionamiento no superior a los 10 ºC por encima de la temperatura ambiental. La temperatura de funcionamiento es un factor a tener en cuenta al instalar un panel solar. El rechazo al calor se favorece con una aireación y convección natural.


12. Conceptos

Baterías estacionarias: Son una fuente robusta de almacén de energía, con una probada tecnología después de haber sido usada durante décadas en todo tipo de aplicaciones como telecomunicaciones, Energías Renovables, suministro de energía, distribución de energía, así como todo tipo de aplicaciones de suministro de potencia.

Longitud: Es la distancia que se encuentra entre dos puntos. La longitud de un objeto es la distancia entre sus extremos, su extensión lineal medida de principio a fin.

Latitud: Es la distancia angular entre el ecuador y un punto determinado del planeta medida a lo largo del meridiano desde ese mismo punto angular. Se abrevia con lat.

Radiación solar: Es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol. La radiación solar se distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiación alcanza la superficie de la Tierra, porque las ondas ultravioletas más cortas, son absorbidas por los gases de la atmósfera fundamentalmente por el ozono.

Efecto fotovoltaico: Es la base del proceso mediante el cual una célula FV convierte la luz solar en electricidad. La luz solar está compuesta por fotones, o partículas energéticas. Estos fotones son de diferentes energías, correspondientes a las diferentes longitudes de onda del espectro solar. Cuando los fotones inciden sobre una célula FV, pueden ser reflejados o absorbidos, o pueden pasar a su través. Únicamente los fotones absorbidos generan electricidad. Cuando un fotón es absorbido, la energía del fotón se transfiere a un electrón de un átomo de la célula. Con esta nueva energía, el electrón es capaz de escapar de su posición normal asociada con un átomo para formar parte de una corriente en un circuito eléctrico.

Semi-conductor: Es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

Célula solar: Es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones) mediante el efecto fotovoltaico.

Diodo: Es un dispositivo de dos terminales que permite el paso de la corriente en una sola dirección. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad. Este es una pieza cristalina de material semiconductor conectado a dos terminales eléctricas.

El recibo de la luz amenaza de nuevo con una subida

El recibo de la luz vuelve a estar amenazado con una nueva subida tras conocerse ayer que el Ministerio de Industria ha propuesto subir en abril los peajes de acceso, la parte del recibo de la luz que fija el Gobierno, un 12,5% para la mayoría de los hogares y pequeños comercios, un 9% para el resto de los consumidores de baja tensión y un 2% para los grandes consumidores industriales.
Está previsto que el próximo 22 de marzo a las 09.00 horas se celebre la subasta Cesur en la que se fijarán los precios de la energía eléctrica para el segundo trimestre del año. La cantidad a subastar ascenderá a 6.387 megavatios (Mw) de potencia, de los que 5.981 corresponderán al producto base y los 406 Mw restantes, al producto punta.

¿Que son los reguladores de carga en energía fotovotaica?

-Regulador de carga: Dispositivo encargado de proteger a la batería frente a sobrecargas y sobredescargas. El regulador podrá no incluir alguna de estas funciones si existe otro componente del sistema encargado de realizarlas.

-Voltaje de desconexión de las cargas de consumo. Voltaje de la batería por debajo del cual se interrumpe el suministro de electricidad a las cargas de consumo.

- Voltaje final de carga. Voltaje de la batería por encima del cual se interrumpe la conexión entre el generador fotovoltaico y la batería, o reduce gradualmente la corriente media entregada por el generador fotovoltaico.

Conceptos de energias alternativas

Baterías estacionarias: Son una fuente robusta de almacén de energía, con una probada tecnología después de haber sido usada durante décadas en todo tipo de aplicaciones como telecomunicaciones, Energías Renovables, suministro de energía, distribución de energía, así como todo tipo de aplicaciones de suministro de potencia.

Longitud: Es la distancia que se encuentra entre dos puntos. La longitud de un objeto es la distancia entre sus extremos, su extensión lineal medida de principio a fin.

Latitud: Es la distancia angular entre el ecuador y un punto determinado del planeta medida a lo largo del meridiano desde ese mismo punto angular. Se abrevia con lat.

Radiación solar: Es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol. La radiación solar se distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiación alcanza la superficie de la Tierra, porque las ondas ultravioletas más cortas, son absorbidas por los gases de la atmósfera fundamentalmente por el ozono.

Efecto fotovoltaico: Es la base del proceso mediante el cual una célula FV convierte la luz solar en electricidad. La luz solar está compuesta por fotones, o partículas energéticas. Estos fotones son de diferentes energías, correspondientes a las diferentes longitudes de onda del espectro solar. Cuando los fotones inciden sobre una célula FV, pueden ser reflejados o absorbidos, o pueden pasar a su través. Únicamente los fotones absorbidos generan electricidad. Cuando un fotón es absorbido, la energía del fotón se transfiere a un electrón de un átomo de la célula. Con esta nueva energía, el electrón es capaz de escapar de su posición normal asociada con un átomo para formar parte de una corriente en un circuito eléctrico.

Semi-conductor: Es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

Célula solar: Es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones) mediante el efecto fotovoltaico.

Diodo: Es un dispositivo de dos terminales que permite el paso de la corriente en una sola dirección. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad. Este es una pieza cristalina de material semiconductor conectado a dos terminales eléctricas.

Acumuladores: Suministrar energía a la carga independientemente de la producción eléctrica del generador fotovoltaico (FV).

Conector JACK

Es el conector más utilizado en el ámbito doméstico. Pueden tener dos o tres superficies conductoras. Una siempre es necesaria para la masa, y el otro u otros restantes son los conectores del audio, es decir, si hay dos conductores el Jack será monofónico y si es de tres el Jack será estereofónico.

Conector CANON/XLR-3

Es el tipo de conecto balanceado más utilizado en cuestiones relacionadas con el sonido en ámbitos profesionales. Se le apoda Canon porque los primeros en fabricarse en España eran de esta marca y llevaban el logotipo grabado en su superficie.

¿Que es el ruido rosa?

Un ruido rosa se caracteriza por tener un espectro acústico “horizontal” es decir el mismo nivel de energía acústica en todas las frecuencias. Se utiliza normalmente la referencia a un ruido rosa cuando no se conoce con exactitud la fuente sonora (o es muy variable) tal como es el caso del ruido aero interior de los edificios ya que de esta forma no se da mas importancia a una frecuencia que a otra.