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mayo 25, 2017

Energía Solar: Paneles Solares

Puesta de sol (2016) - Venezuela.
La energía solar como fuente para producir energía eléctrica se usó por primera vez en el siglo XX, en diseño, elaboración y puesta en órbita de satélites espaciales, que producían energía eléctrica necesaria para su funcionamiento a través de la conversión de energía solar en energía eléctrica empleando paneles solares. La energía solar es una fuente de energía renovable e inagotable por lo mismo nos ayuda a resolver problemas relacionados a la dependencia de recursos fósiles y energía nuclear, además su desarrollo también beneficia el cuidado de los suelos, dado que la energía obtenida mediante extracción de recursos fósiles erosiona los suelos y provoca un desnivel en el subsuelo llegando a debilitarlo y generar hundimientos.

Las bases teóricas de la tecnología fotovoltaica fueron desarrolladas a finales del siglo XIX, cuando Michael Faraday, James Clerk Maxwell, Nicola Tesla y Heinrich Hertz realizaron estudios sobre la inducción electromagnética, fuerzas eléctricas y ondas electromagnéticas, además de los hallazgos por parte de Albert Einstein en 1905 sobre el efecto fotovoltaico, el cual es el fundamento de la conversión de energía solar a energía eléctrica. 

La primera célula solar, se construyó en 1883 cuando Charles Fritts construyera una recubriendo una muestra de selenio semiconductor con un pan de oro para formar el empalme, pero este solo representaba en 1% de eficiencia. 

El año 1954 se le conoce como la llegada de la era moderna, en cuanto a la tecnología fotovoltaica, gracias al hallazgo de manera accidental por parte de los Laboratorios Bell de las características fotosensibles de los semiconductores de silicio dopados con ciertas impurezas.
La producción a gran escala de paneles solares comenzó en la década de los 80’s. En cuanto al uso de esta tecnología en la era espacial los países pioneros en su empleo son la Unión Soviética, EE.UU, Japón y Europa.

Actualmente esta tecnología está siendo utilizada para el desarrollo de automóviles autónomos, alumbrado público, aeronáutica y sistemas de respaldo de energía eléctrica en viviendas. El caso más reciente de éxito en el uso de esta tecnología renovable fue en el año 2016, cuando el Avión Solar Impulse 2 logro completar su primera vuelta al mundo utilizando energía limpia. 

Diferentes usos de los paneles solares.
Entonces…

¿Qué son paneles solares? 
Celdas Foto-voltaicas.

Son estructuras formadas por numerosas células foto-voltaicas (capas de silicio monocrystalino o polycrystalino) que convierten luz solar en energía eléctrica, el efecto foto-voltaico, es aquel donde la energía lumínica produce cargas positivas y negativas en dos semiconductores próximos de diferente tipo, que produce un campo magnético capaz de generar una intensidad de corriente. 

Funcionamiento
  1. La radiación del sol impacta sobre estas celdas y se convierte en electricidad de corriente continua (CC).
  2. Esta potencia de CC viaja a un conversor eléctrico, que convierte la potencia de corriente continua (CC) en potencia de corriente alterna (CA), esto en caso de que el proyecto necesite dicha conversión para proyecto de corriente continua no seria necesario el uso de este componente. Un tablero de distribución y controles inteligentes, administran el funcionamiento de la  energía solar, conjuntamente con la red de suministro de electricidad o el generador.
  3. La electricidad de CA producida por el sistema solar, es igual a la electricidad suministrada por la red eléctrica o por los grupos electrógenos. Puede emplearse para alimentar  desde ventiladores, bombas o luces, hasta computadoras, maquinaria de una fábrica o todos los sistemas que su vivienda necesita para operar.
  4. Puede seguir conectado a la red eléctrica convencional, pero necesitará mucha menos. El exceso de energía se puede volver a exportar a la red. Por esta razón este sistema en algunos casos se utiliza como sistema de respaldo ante fallos de la red eléctrica tradicional. 

Ilustración. Funcionamiento de una red eléctrica basada en energía solar.

Conexión de paneles solares
Los paneles foto-voltaicos se asocian en serie para su instalación y la cantidad de celdas utilizadas dependerá de los niveles de potencia que se necesitan para cubrir la demanda de energía eléctrica. Por lo mismo, antes de construir un panel de celdas foto-voltaicas o solicitar uno a nivel industrial tienes que tener muy en cuenta la cantidad de artefactos que necesitas conectar a la red, sus características eléctricas (corriente, voltaje y potencia) y las horas totales de uso que estos tendrán. También hay que hacer énfasis en la temperatura de la zona en donde se instalará el equipo no es lo mismo una zona templada o fría a una zona caliente. Tienes que tener en cuenta las características del proyecto que quieres llevar a cabo por que estos paneles transforman la energía solar en electricidad de corriente continua por lo que si tu proyecto requiere este tipo de alimentación no necesitas de un conversor a corriente alterna. La celda más pequeña genera un voltaje de 0.5 voltios. Estas celdas solares una vez realizada la instalación necesitan ser empaquetadas, si el panel lo estas realizando de manera casera puedes utilizar vidrio u otro material adecuado para la actividad, pero lo más conveniente es el empaquetado de fábrica o industrial.

Principales fabricantes y distribuidores en el mundo
Entre los diez mayores fabricantes y distribuidores mundiales de paneles fotovoltaicos se encuentran:
  • Las empresas chinas: Trina Solar, Jinko Solar,  JA Solar, SFCE, Yingli; con presencia en el continente americano, europeo y asiático. 
  • La empresa Canadiense: Canadian Solar. 
  • La empresa Sur-Coreana: Hanwha Q-Cells. 
  • Las empresas Estadounidenses: First Solar, ReneSola, Sunpower.



Fuentes:
Wikipedia.org - Enlaces: https://goo.gl/zKQ4x1 / https://goo.gl/419kta
Solarcentury.com - Enlaces: https://goo.gl/jNupVN

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