Guía de paneles solares

Sabemos que el mundo de la energía solar cambia y crece a un ritmo entrepidante, y es por eso que consideramos que esta guía de paneles solares es absolutamente necesaria ya que tenemos que comprender todo sobre ellos para tomar la mejor decisión posible antes de una instalación fotovoltáica.

¿QUÉ SON LOS PANELES SOLARES?

Un panel solar es una colección de células solares fotovoltaicas (FV) que absorben la luz solar y la convierten en electricidad. Para la mayoría de las instalaciones, se conectan múltiples paneles que a su vez conforman la matriz solar. Los componentes de un panel solar incluyen las células solares, generalmente silicio, la cubierta, normalmente de vidrio, la lámina posterior – suele ser alguna recina aunque últimamente han surgido paneles con doble acristalamiento, un marco – normalmente de aluminio, diodos y cableado para transmitir electricidad generada.

UNA BREVE HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA DE ENERGÍA ELÉCTRICA SOLAR

Fué Thomas Edison quien desarrolló la electricidad de corriente continua (CC), un circuito en el que los electrones fluyen en una sola dirección. La electricidad de CC funcionaba de manera similar a una batería que alimenta una bombilla, que era el estándar en los Estados Unidos hasta la década de 1880. Nikola Tesla creía que la electricidad de corriente alterna (CA) era una mejor solución porque podía convertirse fácilmente a diferentes voltajes, lo que facilitaba el transporte a largas distancias.

La tendencia cambió cuando La tecnología desarrollada por Tesla (que nada tiene que ver con el fabricante de coches*) fue elegida para la Feria Mundial de Chicago en 1893, y la electricidad de corriente alterna (CA) se convirtió en el estándar para la red de energía eléctrica en los Estados Unidos.

La energía del sol es crítica para toda la vida en la tierra, y los humanos siempre han encontrado formas de aprovechar dicha fuente de energía. La tecnología solar fotovoltaica, tal como la conocemos hoy, ha existido desde que Bell Labs creó la primera célula de silicio en 1954. ya para 1960 la eficiencia de las células solares había mejorado de 4% hasta 14% y hoy en día se comercializa sobre el 20%.

En 1999 la capacidad solar instalada acumulada había alcanzado 1.000 megavatios (MW). En 2000, mientras los astronautas instalaban paneles solares en la Estación Espacial Internacional, Sandia Laboratories inventó el inversor moderno que mejoró la seguridad del sistema durante los cortes de energía.

La industria de la energía solar continuó expandiéndose a lo largo de las siguientes décadas. La tecnología solar mejoró debido a las inversiones en investigación y desarrollo y los marcos regulatorios para las interconexiones solares establecidos por los gobiernos federal y estatal. Ambos incluían políticas como créditos fiscales, reembolsos y estándares de energía renovable.

En las casi dos décadas transcurridas desde entonces, los costos de los paneles solares se han reducido drásticamente debido a las innovaciones en el diseño de los mismos así cómo la fabricación en masa de los paneles solares y las mejoras en los sistemas de estanterías que hacen que las instalaciones sean más fáciles y rápidas de completar.

De acuerdo a un informe de datos estadísticos en casi dos décadas que van desde 2000 a 2019 la generación de energía solar fotovoltaica neta en todo el mundo aumentó de 1.288 MW a 633.700 MW y este proceso se está acelerando.

El futuro de la innovación en tecnología solar seguirá avanzando, facilitando que la gente promedio adquiera paneles altamente eficientes, y los nuevos sistemas probablemente se enfocarán en materiales distintos al silicio. Por ejemplo, los avances recientes con perovskitas pueden conducir a paneles de mayor eficiencia y la capacidad de recubrir varias superficies con energía solar tan fácilmente como pintar.

Dado que la cantidad de luz solar que llega a la Tierra cada hora es suficiente para alimentar el uso de electricidad de todo el mundo durante un año, el potencial de la energía solar es ilimitado.

TIPOS DE PANELES SOLARES

Los fabricantes de paneles solares utilizan diversos tipos de células solares y tecnologías solares, pero el material más común utilizado para las células solares es el silicio (Si). El silicio es el semiconductor clave de diferentes tipos de paneles solares, todos con sus propias ventajas y desventajas. Pero dependiendo de cómo esté utilizando la energía solar, es importante conocer los beneficios de cualquier tecnología emergente de células solares que utilice técnicas o materiales adicionales.

Las celdas solares están hechas de silicio y están construidas con una capa positiva y negativa para crear un campo eléctrico, similar a una batería. La mayoría de los paneles solares están hechos de silicio monocristalino o policristalino.

SILICIO POLICRISTALINO (O MULTICRISTALINO)

• Como está hecho: Los fragmentos de múltiples cristales de silicio se calientan, se derriten y se presionan para formar una gran célula solar.
• Rango de eficiencia promedio: 12% a 16%
• Apariencia: Estas células solares tienen una superficie multifacética, no uniforme, similar a una gema y son típicamente de color azul.
• Características, ventajas y desventajas: Los paneles solares policristalinos son menos eficientes, pero menos costosos y también menos derrochadores en el proceso de fabricación del silicio. Estos son los paneles solares más frecuentes a nivel mundial, principalmente debido al auge de la producción en China en los últimos años. Además, estas células solares están cubiertas por una carcasa de vidrio, generalmente hecha de vidrio antirreflectante para aumentar la absorción de la luz solar y mejorar la eficiencia del panel solar, mientras que también están protegidas por una lámina posterior.

SILICIO MONOCRISTALINO

• Como está hecho: Las obleas se cortan a partir de un solo bloque de cristal de silicio de alta pureza con células que forman una forma distintiva.
• Rango de eficiencia promedio: 15% a 24%
• Apariencia: Las células monocristalinas tienen una apariencia uniforme de pequeños cuadrados negros con esquinas con muescas. Los paneles solares fabricados con estas células solares suelen tener una lámina posterior blanca o negra.
• Características, ventajas y desventajas: Estos paneles conducen la electricidad de manera más eficiente y funcionan mejor a altas temperaturas y en condiciones de sombra, lo que les permite generar más energía solar que otros paneles del mismo tamaño. Dado que este tipo de tecnología es la más establecida, también tiene un historial comprobado de durabilidad. Sin embargo, son los paneles más caros y generan más residuos en el proceso de fabricación.

PANELES SOLARES DE PELICULA DELGADA

• Como está hecho: Una capa delgada de material fotovoltaico o una combinación de materiales como silicio amorfo no cristalino (a-Si), telururo de cadmio (CdTe) o seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS) se deposita sobre una superficie como vidrio, plástico o metal.
• Rango de eficiencia promedio: 7%-13%
• Apariencia: Los paneles de película delgada de silicio son generalmente más grandes y tienen una apariencia negra uniforme y sólida.
• Características, ventajas y desventajas: Esta es una tecnología más nueva que está disponible comercialmente y es adecuada para hogares o negocios donde el espacio no es un problema. Los paneles solares de película delgada son de bajo costo, fáciles de producir, flexibles, portátiles y livianos. Sin embargo, son menos duraderos y tienen una vida útil más corta.

RESUMEN DE PANELES SOLARES DE SILICIO

OTRAS TECNOLOGÍAS DE CELDAS SOLARES

Las células solares de unión múltiple se basan en los mismos principios que las células basadas en silicio, excepto que están diseñadas con múltiples capas de diferentes semiconductores que pueden capturar una mayor parte del espectro de luz.

PANELS SOLARES DE HETEROUNICIÓN CON CAPA DELGADA INTRÍNSECA (HIT)

Las células solares HIT, inventadas por Panasonic, utilizan capas delgadas de silicio amorfo intrínseco en las superficies superior e inferior de una oblea de silicio cristalino.

PANELES SOLARES DE PEROVSKITAS

Las células solares hechas de perovskita son una familia de cristales que llevan el nombre del geólogo ruso Lev Perovski. Las perovskitas son menos estables que el silicio, pero pueden lograr una eficiencia de energía solar similar a la de las células monocristalinas a un costo menor.

Aunque aún no está disponible comercialmente, esta tecnología prometedora pronto podría aplicarse como una película sobre las células basadas en silicio existentes para aumentar la eficiencia de los paneles solares estándar. Oxford fotovoltaica está probando la producción de esta tecnología en Alemania.

CÓMO FUNCIONAN LOS PANELES SOLARES

Las funciones del sistema de paneles solares son más simples de lo que la gente piensa.

El sol libera pequeños paquetes de energía llamados fotones que viajan a la Tierra, y esta luz solar brilla sobre los paneles en cantidades variables según su orientación y la ubicación de su hogar o negocio. Luego, los paneles solares convierten la energía del sol (fotones) en electricidad cuando golpean una celda solar al liberar electrones de sus átomos. Estos electrones luego fluyen a través de un conducto a un inversor.

Los inversores convierten esa energía eléctrica de CC a CA: la electricidad de CA es lo que usamos para nuestras luces, electrodomésticos y dispositivos (cualquier cosa que se conecte a un tomacorriente de pared). Luego, la electricidad de CA fluye hacia su medidor de electricidad para alimentar su hogar o la red de su ciudad.

Cuando el sol no brilla y sus paneles no tienen energía solar para convertir en electricidad, su hogar seguirá recibiendo energía de la red eléctrica. Si su sistema de paneles solares genera más electricidad de la que está usando en un momento dado, esa electricidad fluirá fuera de su casa y regresará a la red. Muchas empresas de servicios públicos tienen políticas de medición neta que le acreditan el exceso de energía solar que genera.

TIPOS DE INVERSORES

Otra parte clave de un sistema de energía eléctrica solar es la tecnología de inversor. Hay tres tipos principales de inversores:

• Microinversor: Los microinversores se conectan en la parte posterior de cada panel individual. Estos tienden a ser más caros pero permiten el monitoreo a nivel de panel.
• Inversor de cadena: La electricidad de CC de su sistema solar se enruta a través de un solo inversor, que luego se conecta a su panel eléctrico. Los inversores de cadena son la solución de inversor menos costosa, pero dificultan la evaluación de los problemas de rendimiento con paneles individuales.
• Híbrido: Esto ofrece una solución intermedia que combina un inversor centralizado con optimizadores de potencia en cada panel. Los optimizadores de energía son una tecnología de convertidor de CC a CC que mejora el rendimiento ajustando la salida de cada panel para que coincida con el inversor. Esta tecnología ofrece algunos de los mismos beneficios de rendimiento del sistema que los microinversores, pero a un costo menor.

Los inversores brindan características adicionales más allá de convertir corrientes eléctricas para nuestro uso, como protección contra fallas a tierra y brindan información sobre la producción de energía y el seguimiento del punto de máxima potencia.

¿EN QUÉ DIRECCIÓN DEBEN ORIENTARSE LOS PANELES SOLARES?

Idealmente, los paneles solares montados en un techo inclinado estándar deben estar orientados hacia el sur, lo que permite la máxima producción. Si sus paneles miran hacia el sureste o suroeste, puede esperar que generen aproximadamente 10% menos energía pero eso aún puede ser suficiente para alimentar su hogar.

Si no puede instalar sus paneles solares orientados al sur, considere:

• Instalación de paneles orientados en una dirección diferente: Los paneles orientados al oeste o suroeste aún pueden producir suficiente energía para alimentar total o parcialmente su hogar. Su instalador profesional puede tomar esta determinación.
• Instalación de más paneles: Si bien los paneles solares que no miran hacia el sur no recibirán tanta luz solar directa, es posible que pueda compensar usando más paneles.
• Instalación de sus paneles en el suelo o en la pared: Es un error común pensar que solo puede instalar paneles solares en su techo. Si no le gusta la apariencia o si su techo no está orientado hacia el sur, puede instalar su sistema en una pared orientada hacia el sur que reciba luz solar directa. También es posible un sistema montado en el suelo, siempre que tenga espacio para él, y a veces se prefiere porque es más económico de instalar y mantener que un sistema montado en la pared. otra ventaja de este tipo de instalaciones es que se puede hacer una instalación de paneles fotovoltáicos en terrazas y balcones de pisos.

¿CUÁNDO DEBES DAR EL SALTO A LA ENERGIA SOLAR?

Usar energía solar en cualquier momento es una decisión de vida inteligente, pero adquirir e instalar su sistema de paneles solares justo antes del verano obtendrá la mayor cantidad de beneficios. Usted puede potencialmente mantener su casa hasta 15 ºC más fría ya que los paneles estarán dando sombra a su tejado, lo cual es especialmente útil durante la cálida temporada de verano; un 38% reducción de la carga de refrigeración anual de su hogar si se ocupa el 100% del tejado.

La transición a la energía solar no solo le ahorra dinero en su factura de electricidad, sino que también puede ayudarlo a mantener las luces encendidas cuando aumenta el calor del verano y es más probable que ocurran cortes de electricidad.

Dado que las tarifas de electricidad pueden ser volátiles para los consumidores durante el verano, es inteligente usar energía solar antes de que comience la temporada de calor, pero para ser claros, cualquier momento es bueno.

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La energía solar brinda numerosos beneficios: obtiene independencia energética y, al mismo tiempo, ahorra dinero. Es una de las inversiones financieras más inteligentes que puede hacer en su vida.

No deje que nada se interponga entre usted y la instalación del sistema de sus sueños. Un instalador de paneles solares confiable y con experiencia puede ayudarlo a aprovechar la energía del sol sin importar dónde viva o en qué dirección mire su techo.

*Tesla, Inc. es ahora el nombre de una empresa creada por Elon Musk que utiliza electricidad de CA para sus vehículos de bajo consumo y tecnologías solares.