Fotovoltaica

Cuando pensamos en la energía solar, dos manifestaciones de ésta, luz y calor, son fácilmente reconocidas. Ambas juegan un papel vital en la vida de nuestro planeta. La luz solar hace posible el proceso de fotosíntesis, sin el cual el reino vegetal y animal desaparecerían. El calor adecua el clima y evapora el agua del mar, y libres de contenido salino, son devueltas al mar en forma de lluvia. Seres humanos, animales y plantas deben su existencia a este simple mecanismo de purificación.

Otras manifestaciones de la energía solar no son tan obvias. La energía eólica es un ejemplo. El viento es el resultado del movimiento de masas de aire causados por la rotación de la Tierra, diferencias térmicas en la atmósfera y la diferente absorción térmica entre los mares y los continentes.

La energía solar Fotovoltaica (FV) es una captación directa de la energía solar para obtener energía eléctrica. Este proceso se basa en la aplicación del efecto FV. Éste se produce al incidir la luz sobre unos materiales llamados semiconductores. De esta manera se genera un flujo de electrones en el interior del material que puede ser aprovechado para obtener energía eléctrica.

Como el resto de las energías renovables la tecnología FV es una fuente descentralizada, limpia e inagotable. Por ello, es competitiva para electrificar emplazamientos relativamente alejados de las líneas eléctricas, como, por ejemplo, viviendas rurales, bombeos de agua, señalización, alumbrado público, equipos de emergencia, …

En 1836 Becquerel descubrió el Efecto FV, después fue Hert, en 1887 quien dedujo que todos los metales emiten cargas negativas bajo la acción de la luz. Más tarde, en 1900 Planck enunció la hipótesis cuántica de los fotones y Einstein interpretó el hecho FV con la teoría cuántica (1905). En 1920, Millikan, un físico norteamericano, corrobora la Teoría de Einstein. Sin embargo, la aplicación práctica de esta conversión de energía no comenzó hasta 1954, cuando Chapin, Fueller y Perarson desarrollaran la primera célula solar que convertiría la luz solar en electricidad, conocida como Czchalsky. En 1958, las células solares no tuvieron que esperar mucho tiempo para ser usadas, a que se lanza al espacio el VANGUARD I, el primer satélite que transforma las radiaciones solares en energía eléctrica. Esto suponía un gran avance puesto que no recurría al uso de combustibles y con una vida útil larguísima.

Las primeras aplicaciones terrestres del fenómeno FV comienza en 1972. Desde esa fecha, una sucesión de nuevos procesos industriales, junto con la expansión del mercado de consumo, permitió una drástica reducción del costo inicial de los paneles generadores (más de 100 veces desde su debut espacial). A pesar de ello el uso extensivo de los sistemas FVs en lugares del planeta que carecen de electricidad no ha alcanzado el nivel requerido. En el presente se estima que millones de seres humanos carecen de electricidad en el planeta. Se consideran que existen tres factores que contribuyen a retardar su difusión: bajos ingresos, falta de crédito y carencia de conocimientos tecnológicos por parte de los presuntos consumidores.

Figura 1: Evolución histórica de los fundamentos de la energía solar fotovoltaica.

 

La ausencia de crédito, combinada con el bajo poder adquisitivo de este sector de la población, así como la  imposición de aranceles aduaneros a los componentes importados, hace que sistemas básicos (uno o dos paneles), resulten prohibitivos. Cuando la parte financiera es resuelta con el otorgamiento de crédito a largo plazo y bajo interés, la instalación de estos sistemas alcanza un alto grado de demanda. Es importante que las autoridades en los países subdesarrollados reconozcan que la concesión de estos créditos representa la solución más económica para extender el sistema eléctrico, en particular cuando se tienen poblaciones aisladas unas de otras, con un bajo consumo familiar.

La solución convencional (construcción de plantas generadoras y redes de distribución) no sólo representan una mayor inversión, pero puede que no sea interesante.

Deberá tenerse en cuenta que el uso de sistemas FVs no representa una solución económica cuando se pretende suplantar los servicios de la red eléctrica local, ya que la inversión inicial de un sistema equivalente es muy elevada.

Si bien es cierto que los sistemas FVs no son una panacea, sin duda alguna representan la solución más efectiva en lugares remotos. La instalación de sistemas FVs domiciliarios o comunales, construidos en poblaciones rurales, permiten un enorme incremento del estándar de vida de la población. La generación de energía eléctrica  hace posible mejorar las condiciones sanitarias de una comunidad, permitiendo el bombeo de agua potable y el uso de refrigeradores para preservar alimentos perecederos y medicinas que necesitan de la refrigeración para evitar su descomposición. Este curso pretende hacer una contribución para reducir la incidencia negativa del tercer factor: la falta de conocimientos técnicos sobre el tema.

 

A continuación se enumeran  el contenido de los capítulos y apéndices que forman este curso.

Capítulo 1: La radiación solar.

Introduce las nociones básicas y la terminología relacionadas con la radiación de la energía solar.

Capítulo 2: Sistema FV básico.

Presenta el diagrama en bloques de un sistema FV para uso doméstico.

Capítulo 3: La celda FV

Capítulo 4: El panel FV

Capítulo 5: La batería de Pb-Ácido

Capítulo 6: La batería Solar

Capítulo 7: El control de carga

Capítulo 8: Los cables de conexión

Analiza cada bloque en detalle.

Capítulo 9: Los componentes auxiliares.

Describe los componentes del sistema FV no cubiertos en los capítulos anteriores

Capítulo 10: Diseño de sistemas FVs de CC

Detalla los pasos de diseño de un sistema FV con equipos que trabajan en CC (Cargas en CC)

Capítulo 11: Sistemas FVs Mixtos e híbridos

Detalla los pasos de diseño de un sistema FV con cargas en CC y CA.

Capítulo 12: Instalación de Sistemas FVs.

Proporciona una  guía para la instalación de un sistema FV.

Capítulo 13: Mantenimiento de Sistemas FVs.

Proporciona una guía para el mantenimiento de un sistema FV.

Capítulo 14: Sistema de Bombeo Solar.

Proporciona un ejemplo de aplicación de la energía solar fotovoltaica.

Capítulo 15: Otras aplicaciones.

Se muestran otras aplicaciones de la energía solar fotovoltaica.

Apéndice I: Circuitos Eléctricos de CC y CA.

Proporciona los conocimientos básicos para entender los circuitos de CC y de CA. Describe los diodos y se repasan los conceptos básicos sobre porcentajes y su aplicación a los errores de redondeo de cantidades.

Apéndice II: Unidades de Medida

Proporciona tablas para conversión de unidades inglesas al sistema métrico (y viceversa)

Apéndice III: Legislación Aplicable a todo el Estado Español

Proporciona las referencias a los Decretos y Leyes aplicables en España

Apéndice IV: Empresas del Sector Fotovoltaico

Proporciona las direcciones y teléfonos para posibles trabajos en este sentido

Apéndice V: Censo de las Principales Instalaciones FV en la Comunidad de Madrid

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s




A %d blogueros les gusta esto: