Como funcionaria la Energía Solar: Sistema Fotovoltaico

UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA

ÁREA DE LA ENERGÍA, LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

Energía Solar: Sistema Fotovoltaico

Pinta Alex

lales_pint@hotmail.com

Julio de 2016

1. Definición

El sistema fotovoltaico conocido también como panel solar es una forma de energía renovable, la cual permite generar energía eléctrica. Este sistema fotovoltaico a diferencia de otros sistemas depende del sol, transformado la radiación solar en electricidad a través de un conjunto de dispositivos. La energía que genera el sistema fotovoltaico es directamente proporcional a la energía que irradia el sol  sobre la superficie. Dependiendo del medio donde funcione por ejemplo en los postes de luz de un parque; para alumbrar en las noches este sistema fotovoltaico contará con baterías las cuales son las encargadas  de almacenar o guardar la energía eléctrica almacenada en el día.[pic 1][pic 2]

Por lo general la energía solar fotovoltaica se utiliza en lugares donde no hay acceso a una red eléctrica, su uso también está destinado para la iluminación, para prender lámparas eléctricas, para hacer funcionar un televisor, radios, para cargar un celular y demás electrodomésticos los cuales posean de un bajo consumo eléctrico.

1. Componentes de un sistema fotovoltaico [pic 3]

Para que un sistema fotovoltaico transforme la energía solar en eléctrica, se la pueda almacenar y se la pueda utilizar eficientemente, necesita de los siguientes componentes:

• Un panel fotovoltaico  también llamado módulo
• La batería
• El regulador de carga
• Un inversor

1. Panel fotovoltaico o módulo. Es aquí donde se trasforma la energía solar en la energía eléctrica. Un panel solar es una placa de forma rectangular en la cual hay  un conjunto de celdas fotovoltaicas (FOCER, 2002)

Una celda fotovoltaica es aquella que capta la energía solar y la transforma en corriente eléctrica, funciona según el “efecto fotoeléctrico” el cual consiste en:

1. En la radiación solar, algunos de los fotones chocan sobre la superficie del panel y penetran sobre el mismo; el cual es una placa semiconductora, por ejemplo el silicio o el arseniuro de galio. [pic 4][pic 5]
2. Los electrones se liberan de sus átomos, por la energía adicional que se tuvo por la absorción de los fotones. Aquí los electrones son golpeados por los fotones, es decir interaccionan.
3. Producto de esto, abra una mayor concentración de electrones en una parte de la lámina que en la otra, lo que provocara un voltaje en ambos lados. La corriente eléctrica se produce al unir con un cable eléctrico ambos lados, donde los electrones comenzaran a fluir de un lado al otro lado de la lámina (Group, s.f.)

Una celda fotovoltaica normalmente son de color azul oscuro, los paneles fotovoltaicos en su mayoría consta de 36 celdas fotovoltaicas.  El tamaño de una celda fotovoltaica es de 10 x 10 cm y puede producir 1 vatio  a plena luz del día. La potencia de un módulo fotovoltaico se representa por vatio-pico (Wp), el cual indica la potencia que puede dar un panel cuando dota de las mejores condiciones de temperatura o de inclinación.

En la industria hay módulos fotovoltaicos de baja, de media y de alta potencia, encontrándose con módulos desde 5 Wp a 160 Wp. Por lo general la vida útil con un buen mantenimiento puede llegar hasta los 30 años. (FOCER, 2002, pág. 8)

Tipos de Paneles Solares

En función de los materiales hay de dos tipos de paneles solares:

• Paneles solares cristalinos
• Paneles solares de capa fina

[pic 6]

Figura 4. Tipos de paneles fotovoltaicos

Los más comunes y más utilizados son los de tipo cristalino encontrándose los monocristalinos y los policristalinos.

Los monocristalinos se basan en secciones de una barra de silicio  la cual esta cristalizado perfectamente en una sola pieza, son muy eficientes ya que se fabrican con silicio de alta pureza, su vida útil puede ser de 25 años. Este tipo de panel es muy caro.

En los policristalinos la barra de silicio está estructurado en forma desordena de cristales pequeños, son un poco menos eficientes, pero resultan ser más baratos que los monocristalinos.

Los de capa fina son muy baratos, por lo general tienen una apariencia homogénea y suelen ser flexibles. Como desventaja se puede decir que tienden a degradarse muy rápido en comparación con panel cristalino, y tienen menor garantía (Admin, 2014)

1. La Batería. Es un dispositivo cuya función es transformar la  energía química en energía eléctrica. La batería fotovoltaica realiza tres funciones esenciales:

• Almacenamiento de energía eléctrica.- Por lo general durante una mañana un panel solar tiende a producir mayor energía. Esta energía eléctrica se almacena cuando existe una gran energía solar o abundante radiación solar. Como sabemos la energía solar es variable con el tiempo, y factores como una tormenta, las nubes y la noche impiden generar energía eléctrica  todo el día, y es por eso que se la almacena en baterías.
• Entregar energía eléctrica.- Una batería provee de energía eléctrica cuando no hay energía solar o radiación. Por lo general estas baterías trabajan en las noches y funcionan satisfactoriamente ya que en ellas esta almacenada energía eléctrica que se almacenó durante la mañana.
• Entregar energía para aparatos eléctricos.- De una batería cargada con energía eléctrica se puede prender un televisor, hacer funcionar una radio, ya que la energía eléctrica que suministra la batería tiene un voltaje relativamente constante.

Una batería fotovoltaica es diferente a la de un automóvil. La batería fotovoltaica entrega durante mucho tiempo energía eléctrica moderada, trabaja a ciclos profundos; es decir se puede utilizar una gran cantidad de la energía cargada antes de que requiera una nueva carga. Por lo general cuando se utiliza baterías de automóvil, se acorta la vida útil de la misma, ya que estas baterías están diseñadas para descargas breves y no profundas. (Espluga, 2004)

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