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Por qué Paneles Solares Fotovoltaicos

por: Eliseo Sebastian
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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.

Ampliamos nuestros conocimientos de cómo 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 s colar. Algunos también lo conocen como «plancha fotovoltaica», «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?°C.

Los térmicos solares para calentar agua

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 está 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°C y 95°C, o en climas muy fríos.

Los colectores de tubo de vacío poseen un succionado 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.

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

La gran misión

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».
Efecto fotovoltaico

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 encapsuladas 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

Para familiarizarse
  • 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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