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Por qué Paneles Solares Fotovoltaicos

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Tienen que ver  los electrones químicos

Diferencia con los paneles solares térmicos

1. -Introducción

Los paneles o módulos solares fotovoltaicos son uniones de varias celdas o células solares que tienen el poder de captar a los fotones de la luz solar, es decir, a los electrones libres para transformarse en electricidad aquí en el panel.

Tenemos criterios técnicos sobre los componentes básicos y de los conceptos esenciales de un Sistema Fotovoltaico como lo podemos repasar aquí. Ahora ampliaremos nuestro conocimiento de como es que están involucrados los electrones químicos y por qué el nombre de ‘fotovoltaico’ tomando como base su efecto origen. Veamos.

2. -Definiciones y Concepto General

Un Panel Solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. Algunos también lo conocen como “plancha fotovoltaica” otros como “placa fotovoltaica” dependiendo de la región y costumbre en llamar las cosas. 

El sol

Como elemento indispensable para la vida en la tierra, proyecta cada año sobre nuestro planeta 4.000 veces más energía de la que consumimos.

A pesar de que brilla en el firmamento desde hace más de 4.500 millones de años, se calcula que el sol todavía no ha alcanzado el ecuador de su existencia, por lo que atesora un enorme potencial energético.

El aprovechamiento de la radiación solar puede realizarse, básicamente, a través de dos procedimientos: utilizándola como fuente de calor (energía solar térmica) y usándola para generar electricidad (energía solar fotovoltaica).

3. -Panel Solar Térmico

Utilizados para calentar el agua sea doméstico en la casa o de las propias piscinas generalmente. El elemento importante en estos colectores son los tubos de cobre en donde los rayos de sol, al chocar con el panel, hacen que la energía se deposite hasta incrementar la temperatura del agua circulante por dichos tubos. Los colectores de placa plana son sofisticados invernaderos que atrapan y utilizan el calor del sol para aumentar la temperatura del agua hasta alrededor de los 70 ºC.

Estos colectores consisten en una caja herméticamente cerrada con una cubierta de vidrio algún otro material transparente. En su interior se ubica una placa de absorción la cual esta en contacto con unos tubos por los que circula un líquido que transporta el calor. Existen un gran número de diferentes configuraciones de los tubos internos en los colectores de placa plana.

Los colectores tradicionales, como los de serpentina o los de tubos paralelos, consisten en varios tubos de cobre orientados en forma vertical con respecto al colector y en contacto con una placa de color oscuro, generalmente esta placa es metálica aunque que en algunos casos puede ser de plástico o algún otro material.

La placa de absorción es aislada de la pared exterior con material aislante para evitar pérdidas de calor.

Colectores de tubo de vacío

Tipos de colectores solares más eficientes y más costosos. Estos colectores se aprovechan al máximo en aplicaciones que requieren temperaturas moderadas, entre 50 ºC y 95 ºC, y/o en climas muy fríos.

Los colectores de tubo de vacío poseen un succionador para capturar la radiación del sol que está sellado al vacío dentro de un tubo. Las perdidas térmicas de estos sistemas son muy bajas incluso en climas fríos.

4. -Misión de los electrones

  • Los electrones están en las nubes produciendo cargas eléctricas y las que se descargan en forma de tormentas eléctricas.

    Electrones

Están en nuestro sistema nervioso que usa la electricidad para transmitir mensajes de movimientos a diferentes partes de nuestro cuerpo.

Lo clásico, los electrones se encuentran girando en órbitas alrededor del núcleo del átomo  el cual está formado por protones y neutrones.

  • Se encuentran girando alrededor del núcleo atómico en diferentes capas u órbitas de manera similar a la que los planetas del Sistema solar lo hacen alrededor del Sol.
  • Están en los Elementos Químicos de la materia que existen en el universo. Los electrones se encuentran en cada uno de estos elementos químicos clasificados en esta tabla.
  • Algunos de estos elementos químicos son conocidos como “dopantes“, estos pueden tener o exceso de electrones o falta de electrones.
  • Otros elementos químicos son conocidos como “elementos conductores” también hay los conocidos “elementos semiconductores” que en el campo de la ´energía solar` son precisamente los llamados “conductores o semiconductores de la electricidad”.

5. -Efecto Fotovoltaico

  • Cuando los “elementos semiconductores” bañados con los “dopantes (excitantes y estimulantes químicos)” se exponen a la Radiación Solar, los fotones contenidos en la luz transmiten su energía al conjunto de elementos que están buscando el equilibrio de los electrones.
  • En este momento se produce la corriente eléctrica al cual se le conoce como “efecto fotovoltaico”.
  • El material donde se produce este “efecto fotovoltaico” se le conoce como Célula Solar Fotovoltaica.
  • Estas células fotovoltaicas se combinan de determinadas maneras para lograr la potencia y el voltaje deseados.
  • Al conjunto de células encapsulados y con soporte adecuado y recubrimientos de protección frente a los agentes atmosféricos son lo que se denomina Panel Solar Fotovoltaico.

6. -Términos de bastante uso

  • TONC.- Temperatura de Operación Nominal de la Célula, definida como la temperatura que alcanzan las células solares cuando se somete al panel a una irradiancia de 800 W/m² con distribución espectral AM 1.5 G, la temperatura ambiente es de 20°C y la velocidad del viento de 1 m/s.
  • Radiación.- Emisión y Propagación de Energía bajo la forma de ondas o de partículas sub-atómicas.
  • Irradiancia.- Energía incidente en una superficie por unidad de superficie y a lo largo de un cierto período de tiempo. Se mide en kWh/m².
  • Watt.- Unidad de potencia eléctrica (Voltios x Amperios), (V x I).
  • Watt Pico.- Potencia que hace referencia al producto de la tensión de máxima potencia por la intensidad de máxima potencia del panel fotovoltaico.
  • Potencia Pico.- Potencia máxima que puede entregar el panel solar en las CEM (Certificado de Energía Mundial).
  • Potencia de una corriente (Watts).- Trabajo suministrado en la unidad de tiempo por una corriente eléctrica. Si esta es continua resulta:

P = Rl2 = VI

(R=> resistencia; I=> intensidad corriente; V=> diferencia de potencial)

(R=> Ohmios; I=> Amperios; V=> Voltios)

  • CEM.- Condiciones Estándar de Medida.– Condiciones de Irradiancia y de Temperatura en la célula solar, con referencia para caracterizar células, módulos o paneles, generadores fotovoltaicos y definidas:

            Irradiancia (GSTC): 1000 W/m²

Temperatura de Célula= 25 °C





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Ingeniero Químico Colegiado, Universidad Nacional San Cristóbal de Huamanga. Post-grado Proyectos de Electrificación Rural Energía Solar, Pontifica Universidad Católica del Perú Maestría en Gestión y Auditorías Ambientales -FUNIBER- graduado Universidad de Piura, Perú. Consultor: Concejo Nacional de Consultores del Perú Experiencia: Gerencia de Operaciones Centro Industrial de Carbón y Coque.” Interamericancoal S.A.” – Colombia Exfuncionario de Operaciones Empresas Minero Metalúrgicas de la C. de P. Corporation, Centromin Perú y Doe Run Peru SRL. Miembro de la “Asociación Peruana de Energía Solar”. Miembro de “International Solar Energy Society”-ISES, Freiburg Alemania. Afiliado Marketing ONLINE: http://www.eliseosebastian.com; Facebook: /eliseosebastiantames Twitter: /eliseosebas Skype: eliseo801

4 Comentarios

  1. Estimado Eliseo, felicitaciones y muchas gracias por tus aportes, son siempre una gran ayuda para todos. tengo un par de dudas que no logro aclarar, necesito correr un sistema con equipos que trabajan a 12V el consumo sera mas o menos de 8A, he pensado en paneles de mas de 200w para tener energia de sobra y asi poder crecer a futuro, lo que no comprendo bien es por que los paneles vienen de 22v, 36v, 45v, etc realmente ninguno es de 12v, creo que en este caso el controlador de carga es quien regula esa salida a 12v, el problema es que todos los paneles de mas de 200w que encuentro son de mas de 30v, allí es donde no se si existen reguladores de carga que manejen esa entrada y den 12v y no 24v. estoy enredado con eso. gracias de antemano por tu respuesta

    • Gracias Anthony por tus líneas. Veo que le estás agarrando cariño al tema. ¡Qué bien!, sabes que día a día esto del calentamiento global, friaje, cambios de clima, racionamiento de energía, aumento poblacional, autos, uso de petróleo, carbón es inminente. Uff!!! tiene un panel para rato. Ahora los paneles pueden ser de diferente potencia dependiendo del tamaño, cantindad y calidad de células con las que está hecha. No te olvides que un panel es el conjunto de células soldadas o unidas entre sí y cada célula tiene su propiedad para cumplir la famosa fórmula de Energía acumulada = V x I. Cada célula cumple su P=VxI. Juega entonces el número de células o celdas por panel y el tipo de instalación (serie o paralela). No necesariamente los panales tienen que tener la misma potencia o el mismo voltaje. Ojalá repases los artículos de Potencia (W) = Voltaje (V) x Corriente (Amp) creo que ahí está tu aclaración. En cambio las baterías tienen su voltaje fijo (12V, 24V o 48V) porque usan un mismo número de placas, similar los reguladores y similar los conversores en cambio los paneles depende de su tamaño y lo digo arriba. Favor repasar ESTE ARTÍCULO ENTRE OTROS.. Anthony, es cuestión de tu tiempo. Invierte tu tiempo en estudio, el BLOG tiene buena cantiadad de material, nexos, enlaces, videos, etc. También Manual para que compres. Sería bueno que compres un Manual (es buena inversión).

      • Eliseo, buenas noches y muchas gracias por tu respuesta, nuevamente te felicito por tan valioso contenido, he leído casi todos tus articulos, son bastante intersantes y han aclarado muchas de mis dudas, un abrazo hermano, éxitos…

        • No te preocupes estimado Anthony, las gracias a tí y miles de gracias si te ayudas a ti mismo porque esta tarea de aprender más es cuestión de cada persona: Programar su tiempo, ser constante, facilitarse de libros, manuales, videos y poco a poco vas armando tu panel o paneles, compras una batería solar. Etc. En mi Blog encontrarás el 99.9999% de lo que básicamente necesitas. Bueno, manos a la obra, ya me estarás contando tu avance..no se me pierda estimado Anthony. Saludos

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