Energía fotovoltaica: Cómo funciona, ventajas e inconvenientes y aplicaciones

Existen dos tipos principales de tecnología de energía solar: la energía solar fotovoltaica (FV) y la energía solar térmica. En este post vamos a hablar de la energía fotovoltaica: qué es, cómo funciona, ventajas y desvantajas y usos y aplicaciones.

Qué es la energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica es la que produce electricidad directamente a partir de la energía solar. La diferencia con la energía soltar térmica es que ésta utiliza la energía del sol para generar calor y de ahí se genera electricidad (o bien se aprovecha el calor directamente para generar agua caliente, por ejemplo).

Cómo funciona la energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica es una tecnología que convierte la luz solar (radiación solar) en electricidad, en corriente continua, mediante el uso de células fotovoltaicas, formadas por materiales semiconductores. Cuando los rayos del sol inciden en el semiconductor que está dentro de una célula fotovoltaica, los electrones se liberan y forman corriente eléctrica.

La tecnología solar fotovoltaica se se genera un panel fotovoltaico, donde las células fotovoltaicas se encuentran normalmente conectadas entre sí y montadas en un marco llamado módulo. Se pueden conectar varios módulos para formar una matriz, que se puede ampliar o reducir para producir la cantidad de energía necesaria.

energia solar fotovoltaica

Las células fotovoltaicas pueden fabricarse con diversos materiales semiconductores. El material más utilizado es el silicio, pero existen otros materiales, como los que se enumeran a continuación, aunque casi el 90% de las tecnologías fotovoltaicas del mundo se basan en alguna variación del silicio:

  • Silicio monocristalino
  • Silicio policristalino
  • Silicio amorfo
  • Telururo de cadmio (CdTe)
  • Cobre Indio Galio Seleniuro (CIGS)

Cada tipo de material tiene diferentes características, resultando en diferentes aplicaciones y eficiencias. En general, la eficiencia de las tecnologías solares fotovoltaicas varía, oscilando entre el 6-18% en la actualidad.

Ventajas y desventajas de la energía fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica apareció por primera vez en nichos de mercado en la década de 1950 y poco a poco se fue generalizando a medida que se utilizaba en aplicaciones aisladas.

A diferencia de las tecnologías solares térmicas, la energía solar fotovoltaica depende de la luz solar, lo que significa que cuando el sol no brilla no se produce electricidad.

Una ventaja importante de la energía solar fotovoltaica es que utiliza la fuente de energía renovable más abundante del planeta, el sol. Las estimaciones muestran que hay 10.000 veces más energía solar que llega a la superficie de la Tierra que la demanda global anual de combustibles fósiles.

La energía fotovoltaica es una energía limpia. No emite gases o elementos nocivos para la integridad humana o animal, aunque se ha determinado que el excedente del proceso podría afectar al medio ambiente por lo que se han implementado programas de reciclaje de residuos de la actividad fotovoltaica.

El sistema de 1 kw de potencia ahorra la producción de 77 kilogramos de carbón, lo que evita la emisión hacia la atmosfera de alrededor de 136 kilogramos de dióxido de carbono.

Otra ventaja de la energía solar fotovoltaica es que cambia la generación de electricidad de grandes instalaciones centralizadas a plantas de producción más pequeñas y descentralizadas, es decir, tejados de viviendas. Esto convierte a los antiguos consumidores de energía en personas que pueden producir y consumir su propia electricidad (autoconsumo).

Tradicionalmente, las preocupaciones sobre la energía solar fotovoltaica se referían al coste, la intermitencia del servicio y la eficiencia, pero la implantación a gran escala y la rápida reducción de costes en lugares como Alemania y EE.UU. han revelado cuestiones más complejas, como la compatibilidad con la red, la falta de experiencia en la industria solar y el uso de metales raros y preciosos que componen las células.

Aplicaciones y usos de la energía fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica tiene múltiples aplicaciones, que dependen del tipo de instalación. Existen dos tipos de instalaciones fotovoltaicas:

  • Instalaciones fotovoltaicas de conectadas a la red eléctrica: En estas intalaciones, la energía se genera en gran escala y se vende a la red eléctrica, para distribuirla a los diferentes puntos de consumo.
  • Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red: Estas instalaciones directamente la energía eléctrica genererada. No dependen de las conexiones a la red eléctrica. Cuando la necesidad surge durante la noche o cuando la luz solar es escasa, se utiliza un sistema de almacenamiento de baterías.

 

Aplicaciones de energía fotovoltaica en sistemas aislados

Existen numerosas aplicaciones de sistemas fotovoltaicos independientes, algunas de las cuales se mencionan a continuación:

  • Iluminación: Con la invención de la tecnología LED, los sistemas fotovoltaicos encuentran una aplicación ideal en sistemas de iluminación remotos o móviles. La energía fotovoltaica se utiliza principalmente para proporcionar iluminación en vallas publicitarias, letreros de carreteras en obras, instalaciones de alumbrado público, estacionamientos, casas rurales, jardines…
  • Telecomunicaciones:Usada por industrias telefónicas, antenas de radio y televisión, estaciones microondas para la transmisión en vivo, ya que en estos casos se usan las baterías que se recargan con el flujo de la radicaión solar.
  • Señalización: Usada en las señales de emergencia como los avisos SOS, señalización ferroviaria, en el área de la aeronáutica, estaciones meteorológicas, vigilancia de datos sobre el ambiente y de calidad del agua.
  • Instalaciones de bombeo: En este caso, la energía fotovoltaica sirve para alimentar sistemas de bombeo o riego en espacios rurales o industriales

También entramos muchos aplicaciones de la energía fotovoltaica en la vida cotidiana, como las calculadoras solares, pequeñas lámparas de jardín. Incluso se están desarrollando coches eléctricos que funcionan sólo con energía fotovoltaica.

 

Paridad de la energía solar fotovoltaica

La paridad de red para la energía fotovoltaica a nivel minorista ya se ha alcanzado para la mayoría de las empresas y la población del mundo.

En teoría, los sistemas solares sobre cubiertas pueden producir electricidad a un coste igual o menor de lo que se suele vender la electricidad doméstica. Para ello, el sistema fotovoltaico no debe depender de baterías.

Lo único que se necesita es que la legislación de cada país permita inyectar a la red la energía que no se consuma y se intercambie por energía que la instalación consuma de la red por la noche y que a final de mes se compense la energía producida por la energía generada.

 

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