La crisis climática global que amenaza con acabar con la humanidad y tener impacto negativo en la Tierra parece que cada vez se cierne más sobre nosotros. De allí que el debate actualmente sea buscar soluciones efectivas. Y, en ese sentido, parece que el uso de energías renovables será crucial. Se trata de una esperanza que podrá frenar las consecuencias del cambio climático, y parte fundamental de esa posible solución, son los paneles solares fotovoltaicos.

Estos tienen como ventaja que utilizan la energía solar para generar electricidad. Y a pesar de que existan distintos tipos de energías renovables, estas placas solares fotovoltaicas han tenido una gran aceptación en el mundo, hay muchísima investigación científica al respecto y sus costes de producción, instalación y mantenimiento son relativamente asequibles. ¿Quieres saber qué son, cómo funcionan y, en general, todo sobre los paneles solares fotovoltaicos? ¡Acompáñanos en este nuevo artículo de Futuro Eléctrico!

¿Qué son los paneles solares fotovoltaicos?

Paneles solares fotovoltaicos en la ciudad

Un panel solar fotovoltaico se define como un dispositivo que está especialmente diseñado para el aprovechamiento de la energía solar y está directamente involucrado en la generación de electricidad. Están conformados por un conjunto de células fotovoltaicas. No todos los paneles solares fotovoltaicos son iguales, algunos tienen distintas características dependiendo del uso que se le vaya a dar.

Sin embargo, lo que sí tienen en común es que todos tienen un funcionamiento similar. Desde un punto de vista energético, estas placas solares fotovoltaicas sirven para suministrar energía a su hogar, negocio, escuela o cualquier edificio de una manera mucho más eficiente. Evidentemente, pueden tener una función tanto doméstica como comercial.

Partes de los paneles solares fotovoltaicos

Las partes de los paneles solares fotovoltaicos son los siguientes:

  • Cubierta exterior: Lo usual es que esté confeccionada en vidrio. Es la parte que entra en contacto directo con los rayos del sol.
  • Cápsula: Retiene la intensidad del Sol, de forma que se evite una pérdida en la potencia de las radiaciones solares. También proporciona una excelente transmisión de la radiación solar.
  • Celda o célula fotovoltaica: Tiene la función de ser un dispositivo semiconductor que permite generar electricidad a partir de la radiación solar. Una celda fotovoltaica es un componente imprescindible y se puede hallar en el centro de los paneles solares fotovoltaicos.
  • Cableado salida a tierra: Evita accidentes que puedan presentarse por la conductividad eléctrica.
  • Caja de conexiones eléctricas: Es donde hay una continuidad en el circuito eléctrico. Por lo general, hay dos cables; uno positivo y otro negativo.
  • Protección posterior de un panel fotovoltaico: Evita que agentes atmosféricos o de otra índole dañen el funcionamiento de estos paneles. Actúa como una barrera infranqueable contra la humedad.
  • Plancha: Es la base de estas placas solares fotovoltaicas. Se elabora en vidrio.
  • Marco de acero inoxidable: Une todas las piezas.

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Cómo funcionan los paneles solares fotovoltaicos

Funcionamiento de la energía solar en vivienda

Las placas solares fotovoltaicas producen electricidad en forma de corriente continua. Su funcionamiento es el siguiente: toman la luz solar para generar una corriente directa. En otras palabras, cuando la luz incide en las células fotovoltaicas, estas absorben parte de la energía de la luz y liberan electrones. Cada célula fotovoltaica actúa como un pequeño generador eléctrico, produciendo electricidad en corriente continua.

De allí pasa a través de un medidor, que la cuantifica. Luego, sigue hasta la caja de conexiones eléctricas que la distribuye. Es importante señalar que cuando se conectan varias células fotovoltaicas en un panel o conjunto, generan suficiente energía para alimentar cargas eléctricas o enviar electricidad a la red.

Para el funcionamiento de los paneles solares fotovoltaicos se pueden presentar dos tipos de conexiones de las celdas fotovoltaicas:

  • En serie: Se da cuando se conecta el polo positivo de la primera con el negativo de la segunda y así sucesivamente.
  • En paralelo: Se produce cuando hay una unión por una parte de los polos positivos y, por otro, de los negativos.

Conoce un mucho más sobre el funcionamiento de las placas solares: ¿Cómo funcionan los paneles solares? | Placas fotovoltaicas y térmicas

¿De qué están hechos los paneles solares fotovoltaicos?

Uso de placas para la energía solar en el tejado

Los distintos tipos de paneles solares fotovoltaicos tienen células fotovoltaicas elaboradas en diferentes materiales. Los más populares son:

  • Células de silicio monocristalino: Son una de las más avanzadas. Están constituidas por un solo cristal de grandes dimensiones y alta pureza. Su costo suele ser elevado y, además, poseen un color azul uniforme.
  • Células de silicio policristalino: Construido a partir de pequeños cristales de silicio. Hace unos años eran poco uniformes y no daban electricidad a un ritmo constante, pero con los últimos avances se ha permitido una notoria mejora.
  • De silicio amorfo: No está formada por cristales. Una de las características es que tiene un bajo costo, aunque su capacidad para generar electricidad es bastante baja.

Otro de los materiales de los paneles solares fotovoltaicos son los conductores metalizados. En este caso, se emplea el metal para transportar la electricidad generada sin poner en riesgo el proceso. Asimismo, el vidrio está presente en estas placas solares fotovoltaicas, debido a que es un material que evita que los paneles solares adquieran un sobrecalentamiento por su particularidad como cemento conductivo térmico.

Rendimiento de paneles solares fotovoltaicos

Campo con paneles solares fotovoltaicos

El rendimiento y la eficiencia de los paneles solares fotovoltaicos hace referencia a la cantidad de energía que es capaz de generar en relación a la energía solar directa que recibe. En teoría, si el rendimiento de las placas solares o eficiencia fuera del 100%, podrían generar 1.000 W/m2 de potencia. Sin embargo, ninguno de los paneles solares fotovoltaicos alcanza estos niveles, ya que hay toda clase de factores internos y externos que disminuyen su rendimiento.

Hay ciertas aproximaciones por dimensiones, potencias y eficiencia que nos permite tener un acercamiento al rendimiento que se espera según el tipo de panel. Por ejemplo, se pueden encontrar placas solares fotovoltaicas con estos rangos:

  • Eficiencia entre 16-17%, considerado como bajo.
  • Placas solares con eficiencia entre 18-19% o media.
  • Placas solares con eficiencia superior al 19%, son las mejores por tener un alto rendimiento.

También, la potencia en combinación con sus medidas nos puede dar datos de eficiencia similares a los siguientes:

  • Panel solar de 250W y 1,7 m x 1,0 m: 14,7 % de eficiencia.
  • Panel solar de 300W y 1,7 m x 1,0 m: 17,6 % de eficiencia.
  • Paneles solares de 400W y 2,0 m x 1,0 m: Tienen hasta un 20 % de eficiencia.

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Ventajas y desventajas de los paneles solares fotovoltaicos

Uso de energía solar para aplicaciones domésticas

Ventajas de los paneles solares fotovoltaicos

  • Es un tipo de energía totalmente renovable y las posibilidades de que se agote son remotas.
  • Se estima que la radiación solar que llegue a la Tierra sea 20 mil veces más de energía que la necesaria en el mundo entero. Es decir, es abundante.
  • La energía del sol no causa contaminación. Así que estarás reduciendo la huella de carbono.
  • Puedes elegir la cantidad de electricidad que quieres producir.
  • Este tipo de paneles solares fotovoltaicos no emiten ruidos que puedan ser molestos para los seres vivos.
  • Tienen una vida útil más larga (entre 20 y 25 años en promedio) que otros tipos de equipos de generación de energía, como las turbinas eólicas o los sistemas hidroeléctricos.
  • Se pueden instalar tanto en tejados como en campos abiertos.
  • Requieren menos mantenimiento. Basta con limpiarlos una vez al año y asegurarse de que no hay residuos que bloqueen su acceso a la luz solar durante las horas de luz.

Desventajas de los paneles solares fotovoltaicos

  • El principal inconveniente de este tipo de paneles es que tiene un costo de instalación inicial que puede ser súper elevado.
  • Generan residuos denominados como desechos electrónicos solares, que son difíciles de reciclar y que amenazan con llenar los vertederos de basura en los próximos cinco años. En ese sentido, se tiene que empezar a trabajar en soluciones para tratar el problema de la basura que generan los paneles solares fotovoltaicos.
  • Si vives en una región nublada o con una gran cantidad anual de lluvias, las células fotovoltaicas pueden no ser muy eficaces. Para que funcione correctamente, el panel solar fotovoltaico debe instalarse en un lugar donde reciba al menos 4 horas de luz solar directa al día.
  • Tienen un impacto estético, aunque se están trabajando en mejores soluciones para que puedan ser integrados al estilo arquitectónico del lugar.

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Costo de paneles solares fotovoltaicos

Experto supervisando instalación de zona con energía solar

Al momento de armar tu presupuesto para paneles solares fotovoltaicos tienes que considerar que el precio final va a depender de la potencia instalada, de la marca de este dispositivo y de tus necesidades de electricidad. En Colombia, por ejemplo, existen proveedores de placas solares fotovoltaicas que ofrecen paneles solares monocristalinos desde los 200 000 pesos colombianos por unidad, mientras que instalar un sistema completo de energía solar para un hogar o un negocio, para el año 2018, tenía un valor de 25 000 000 de pesos colombianos.

Por otro lado, el costo de los paneles solares fotovoltaicos en México, para este 2022, se calcula en 15 500 pesos mexicanos. En el caso de España, cada panel solar monocristalino tiene un precio que varía en el rango de los 200 y 400 euros; por su parte, un panel solar policristalino posee un valor entre los 130 y 300 euros.

Mantenimiento de las placas solares fotovoltaicas

Paneles solares fotovoltaicos en tejados domésticos

La limpieza de las placas solares fotovoltaicas se debe hacer tres o cuatro veces al año. Un exceso en el mantenimiento puede provocarles un desperfecto en su funcionamiento. ¿Qué es lo que debes hacer al momento de limpiarlos? Usar un paño húmedo (también puede ser una esponja suave) con una pequeña cantidad de jabón y pasarlo por la superficie del panel solar hasta retirar el polvo o cualquier otro tipo de suciedad.

El mantenimiento de las placas solares fotovoltaicas se realiza de manera externa. Si deseas una limpieza más profunda, tienes que contactar con el proveedor de servicios. Pero, en la mayoría de los casos, esto es totalmente innecesario.

Algunas recomendaciones para su limpieza:

  • Evita usar detergentes, ya que pueden ser muy agresivos y podría dañar las placas solares fotovoltaicas.
  • Tampoco hagas uso del lavado a presión.
  • El momento perfecto para hacer limpieza es cuando no haya exceso de viento. De esta forma, evitarás que una mayor suciedad se adhiera al panel mientras esté húmedo.
  • Durante todo el proceso usa protectores aislantes.

Aplicaciones de los paneles solares fotovoltaicos

Aprovechamiento de la energía solar

  • Para calentamiento de agua y calefacción. Los paneles solares fotovoltaicos se usan para el calentamiento del agua en uso doméstico o industrial. Además, en invierno, es excelente para tener la calefacción activa. De esta manera, la instalación de placas solares empleadas para la calefacción, permitirán al menos un 70% del ahorro energético.
  • Uso de paneles solares fotovoltaicos en proyectos ambientales. Al respecto, el Ocean Cleanup Project, que funciona con energía solar, trabaja actualmente en la limpieza del Gran Parche de Basura del Pacífico mediante paneles solares fotovoltaicos montados en una enorme barrera flotante. Esta filtra las partículas de plástico del agua y las recoge en un extremo.
  • ¿Para qué sirven los paneles solares fotovoltaicos? Para propulsar coches. En la industria automotriz, se espera que los paneles solares fotovoltaicos sean clave para impulsar a los coches en el futuro. Con esto, se dejaría de usar combustibles fósiles en los vehículos convencionales y podría revolucionar a los coches eléctricos y su sistema de repostaje en las electrolineras.
  • Sirve para transformar las líneas ferroviarias. En Australia, está el que se conoce como el primer tren solar del mundo, el Byron Bay Train, que después de estar inactivo por 10 años, fue adaptado con placas solares fotovoltaicas y baterías para funcionar con la energía solar. Pero este uso no termina allí; al respecto, ¿sabías que Amtrak ha empezado a instalar paneles solares fotovoltaicos en algunas estaciones de tren a lo largo de sus rutas más concurridas?
  • Aplicaciones en satélites y naves espaciales. Los paneles solares fotovoltaicos tienen doble función: poner en funcionamiento los sensores, la calefacción activa, la refrigeración y la telemetría y, a la vez, servir en la propulsión de las naves durante viajes espaciales más «verdes».
  • La energía solar se utiliza para propulsar aviones. La empresa Airbus presentó Zephyr S. Un avión solar que puede permanecer en el aire entre 30 y 90 días. Está equipado con paneles solares fotovoltaicos alrededor de toda su superficie. Este prototipo está pensado para viajes sin tripulación.
  • Alumbrado público con paneles solares fotovoltaicos. Otra de las aplicaciones es para iluminar autopistas, zonas urbanas, edificios y eventos en exteriores. Estos proyectos ya se pueden ver materializados en algunos lugares de España, como Estepona. En esta localidad española ha dejado una reducción significativa del 20% en el consumo de energía.

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Cómo elegir paneles solares fotovoltaicos adecuados

Distintos tipos de células fotovoltaicas

1. ¿Para qué los necesitas?

Lo primero es definir la potencia de los paneles solares fotovoltaicos que necesitas. Para ello, empieza a preguntarte qué uso le vas a dar. Cuando sepas cuánta electricidad se necesita para que tu casa o negocio funcione, podrás decidir si tiene sentido que todas tus necesidades energéticas provengan de la energía solar o no.

Si no vives en una zona soleada, o si tu tejado tiene un acceso limitado a la luz solar, puede tener más sentido complementar algunas de tus necesidades energéticas con energía solar. Para lo demás, opta por depender de la red eléctrica para la mayor parte del resto. Debes saber que la posición más ventajosa es la orientación norte. Y, adicionalmente, es imprescindible que la cubierta tenga una inclinación de, por lo menos, 35° respecto del plano horizontal.

2. Analiza el espacio físico

Debes asegurarte de que puedes colocar suficientes paneles en el tejado para generar eficazmente toda la energía necesaria. Si no dispones de espacio suficiente, tiene sentido adquirir paneles más pequeños o menos cantidad de ellos para que todos. Recuerda que también hay opciones como las tejas solares.

De igual manera, si en tu tejado o techo no puede ser empleado. Considera que pueden ser instalados sobre la cubierta, mientras que otros pueden ser montados sobre estructuras a nivel de piso.

3. ¿Qué tipo de panel quieres?

El tipo de panel que vas a instalar también es importante a considerar. Como lo mencionamos, los paneles monocristalinos existen desde hace más tiempo y son más eficientes, pero los paneles policristalinos son más baratos. Si no sabes cuál es mejor para ti, entonces, puedes optar por un sistema mixto.

4. Compara presupuestos

Antes de comprar paneles solares fotovoltaicos, tienes que solicitar presupuestos. En el mercado te vas a encontrar con muchísimas marcas con una ligera variación de precios. No te quedes con una sola cotización. Del mismo modo, ten en mayor estima a aquellos que sean diseñados por una empresa de renombre que se caracterice por fabricar productos de alta calidad y larga duración.

Palabras finales

En definitiva, los paneles solares fotovoltaicos son una forma excelente de ahorrar en la factura de la luz y disfrutar de los beneficios de la energía solar. Sin duda alguna, este tipo de dispositivos solares tendrá un mayor crecimiento en los últimos años como fuente renovable de energía. ¿Te animas a probar sus múltiples beneficios?

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