Definición: ¿Qué es la energía solar fotovoltaica?
La energía solar fotovoltaica es la electricidad generada por la conversión de la luz solar en energía eléctrica renovable mediante materiales semiconductores que presentan el efecto fotoeléctrico.
¿Cómo? La célula fotovoltaica o célula solar es el dispositivo eléctrico que convierte la energía de la luz directamente en electricidad. Si unimos muchas células, tenemos un panel solar o fotovoltaico (Más adelante ampliamos explicación).
La energía fotovoltaica se caracteriza por:
- Es una energía renovable sostenible e inagotable que viene de los rayos del Sol.
- El objetivo de la energía solar fotovoltaica es producir electricidad renovable.
- La cantidad de energía solar que obtenemos varía durante el día. Y por la noche, no genera electricidad.
- La célula fotovoltaica es el componente electrónico que convierte los rayos del Sol en electricidad.
- Las células solares pueden producir electricidad incluso en días nublados.
Sabias que el proceso por el cual la energía solar se transforma en electricidad fue descubierto por primera vez en 1839 por el físico francés A.E. Becquerel. En 1883, Charles Fritts construyó la primera célula solar funcional recubriendo obleas de selenio con una finísima capa de oro.
? ¿Diferencia entre energía solar fotovoltaica y térmica? La solar fotovoltaica es la transformación directa de la radiación solar en electricidad que utilizamos en la vivienda (Encender el televisor, electrodomésticos, luces), y la energía térmica, es la que genera calor, por ejemplo, para calefacción o el agua caliente.
¿Cómo se produce la energía solar fotovoltaica?
El Sol es una fuente de energía renovable e inagotable, cuando brilla el sol sobre los paneles solares sus celdas fotovoltaicas producen electricidad en forma de corriente continua.
El proceso de transformación de los rayos solares en energía eléctrica para utilizar en casa se llama conversión fotovoltaica, que intervienen diferentes elementos para que ocurra:
- Aprovechar la radiación de la luz solar
- Aplicar el efecto fotoeléctrico
- Utilizar célula fotovoltaica o celda solar en los paneles solares
- El inversor
1.- Aprovechar la radiación del sol
Para generar electricidad, necesitamos captar la luz del Sol que atraviesa la atmosfera. La radiación nos llega con menos intensidad por los fenómenos de fenómenos; absorción, reflexión, difusión, y por las múltiples partículas que están suspendidas en la atmósfera.
2.- El efecto fotoeléctrico y fotovoltaico
EL efecto fotoeléctrico se produce cuando la luz (Fotones + Ondas) incide sobre una superficie de un material, a partir de cierto valor de intensidad, se producen electrones. Estos electrones tienen una energía cinética asociada.
A partir de esta interacción entre la luz y los materiales nace el efecto fotovoltaico, al utilizar un material semiconductor fotosensible (el silicio), que es el cambio parcial de la energía lumínica (fotones) en energía eléctrica por medio de un dispositivo electrónico llamado celda solar o célula fotovoltaica.
3.- Célula fotovoltaica o celda solar
Las células fotovoltaicas son unos dispositivos que están hechas de un fino material semiconductor, normalmente silicio, que permite captar la energía del sol y convertirla en corriente continua gracias el efecto fotovoltaico explicado anteriormente… ¿Cómo?
- Cuando el sol brilla sobre la célula solar, se crea una tensión eléctrica entre su parte delantera y trasera. Si la parte delantera y la trasera están conectadas con un cable eléctrico, los electrones empiezan a moverse de un lado a otro ¡Se ha creado una corriente eléctrica!
Si conectamos varias células solares forman el panel solar. Los paneles solares pueden colocarse de forma individual o varios unidos (plantas fotovoltaicas) para producir más electricidad.
EL panel fotovoltaico se coloca en tejados, terrazas, jardines, campos, etc, orientándolos hacia el Sol para captar mejor la luz.
4.- El inversor solar
El inversor es el aparato que transforma la energía continua generada por la celda solar en electricidad.
Un cable va desde los paneles solares hasta el inversor solar que convierte la electricidad (corriente continua) en corriente alterna ordinaria de 230 V que utiliza la red pública eléctrica ¡Ahora podemos utilizar electricidad en casa!
Tipos de plantas fotovoltaicas
Existen dos tipos de instalaciones fotovoltaicas principales: las aisladas de la red eléctrica y las conectadas a la red eléctrica. Dentro de estas, hay variaciones que podemos ver en el siguiente esquema:
1.- Planta fotovoltaica aislada de la red eléctrica
Son instalaciones generadoras aisladas de la red eléctrica. No presentan ningún tipo de conexión con la red eléctrica y corresponden a sistemas autónomos de generación de electricidad (equivaliendo en la red eléctrica). Cuyas características principales son:
- Utilizadas en un emplazamiento donde la red eléctrica no llega.
- Las instalaciones de energía solar fotovoltaica son una opción para proveer el servicio eléctrico de manera fiable, segura y respetuosa con el medio ambiente.
- Estas instalaciones permiten ofrecer un servicio eléctrico, tanto a corriente continua (12, 24 o 48V) como corriente alterna (utilizando un inversor) equivaliendo al de la red eléctrica de distribución pública (220V/50Hz).
- Puede cubrir el 100% de las necesidades eléctricas de un emplazamiento.
2.- Planta fotovoltaica conectada a la red eléctrica.
Son instalaciones fotovoltaicas que están conectadas a la red eléctrica. Aquí encontramos dos variaciones; la central fotovoltaica y las instalaciones de Autoconsumo.
2.1 – Central fotovoltaica
Son grandes instalaciones donde toda la energía se vierte a la red eléctrica. Muchas veces las centrales fotovoltaicas actúan como equipos de apoyo en caso de fallo de suministro eléctrico y/o carencia de potencia eléctrica.
También son llamadas «huertos solares» por su equivalencia visual.
2.2.- Generador con autoconsumo
El autoconsumo fotovoltaico es el sistema más extendido en la mayoría de países donde la energía producida por los paneles solares es consumida por el productor o propietario.
- Autoconsumo sin excedente eléctrico: La energía producida por los paneles fotovoltaicos no es suficiente para el consumo del propietario (Por ejemplo, de una casa), y el resto que nos falta, viene de la red.
- Autoconsumo con excedente eléctrico: La energía producida por los paneles fotovoltaicos sobrepasa la que consume el propietario (Por ejemplo de una casa), y el resto de electricidad se vierte a la red eléctrica.
Nota: Para España se puede consultar todos los documentos sobre autoconsumo energético desde AQUÍ en el IDAE.
Hay que tener en cuenta que los componentes de una planta fotovoltaica son variados según el tipo de instalación:
- Paneles solares fotovoltaicos
- Reguladores de carga
- Baterías
- Inversor
- Contador de energía
- Cableado
Desde el IDAE proporcionan amplios documentos, normativas y guías que puedes consultar para ampliar información.
Usos de energía solar fotovoltaica
¿Qué utilidad tiene la energía fotovoltaica?
Usos energía fotovoltaica para instalaciones autónomas aisladas de la red eléctrica:
- Uso en electrificación de viviendas alejadas de la red eléctrica.
- Aplicaciones agrícolas y ganaderas: bombeo de agua, sistemas de riego, iluminación de invernaderos y granjas, etc.
- La utilización en señalización y comunicaciones: navegación aérea y marítima, señalización de carreteras, repetidores, etc.
- Para alumbrado público: calles, monumentos, paradas de autobús, etc.
Sistemas de depuración de aguas. - Usos para aplicaciones espaciales, por ejemplo, en satélites.
Usos energía fotovoltaica para instalaciones conectadas a la red eléctrica:
- Para utilizar en auto consumir electricidad en casa (Autoconsumo).
- Para guardar la energía solar fotovoltaica en la vivienda o en sector industrial por medio de baterías fotovoltaicas y posteriormente utilizarla en caso de falta de energía
- Para revender energía del consumo eléctrico que no se ha consumido en la vivienda o el sector industrial.
- Para venta directa de energía que corresponde a centrales fotovoltaicas cuya electricidad se destina al sector residencial (Edificios, urbanizaciones, alumbrado exterior), terciario (Hospitales, universidades, escualos, etc) e industrial.
Ventajas y desventajas energía solar fotovoltaica
¿Qué beneficios e inconvenientes tienen?
Ventajas solar fotovoltaica
- Son energías renovables cuya producción es inagotable y gratuita.
- Beneficia al medio ambiente, es una fuente de energía limpia. No produce contaminación ni gases de efecto invernadero.
- Podemos tener una instalación de autoconsumo fotovoltaico en casa, es decir, generar nuestra propia electricidad.
- En viviendas aisladas o en medio del campo, es una forma de generar electricidad a bajo coste.
- Produce un ahorro energético importante en la factura eléctrica que se traduce en un menor gasto económico.
- La energía solar fotovoltaica reduce la dependencia del gas y el consumo de energía directo de la red eléctrica.
- Genera empleo, nuevos puestos de trabajo y genera riqueza con las nuevas empresas.
- Existen subvenciones importantes para su instalación.
Desventajas solar fotovoltaica
- Para la instalación solar se necesita una importante inversión económica inicial.
- Es una fuente de energía intermitente. Si hay nubes o es de noche, se genera poca o no genera energía eléctrica por la noche.
- Se necesita espacio tanto para el almacenamiento de energía – baterías – como la colocación de la instalación de las placas solares.
- La durabilidad de una instalación fotovoltaica está entre 20 y 25 años.
- Los paneles fotovoltaicos necesitan de cuidados y limpieza superficial para ser eficientes en la producción de energía eléctrica.
- Los productos químicos para procesar el silicato (silicio) y fabricar los paneles solares son contaminantes. Además, que aún no se ha establecido un sistema de reciclaje de paneles.
Fotovoltaica en España y el mundo
El sector energético de la fotovoltaica se ha implantado como una excelente vía para obtener energía limpia a un precio asequible. Sobre todo, cuando la electricidad de red y el gas disponen de precios elevados.
Tanto en España como en países de Sudamérica como México, Chile o Colombia, el autoconsumo energético ya forma parte de muchas viviendas que obtienen grandes beneficios al producir su propia electricidad, sobre todo, cuando los precios de las instalaciones y los paneles solares se han reducido considerablemente en los últimos años.
- Mirar mapa instalaciones fotovoltaicas por municipios en España desde AQUÍ.
Cabe destacar que España se sitúa como el décimo país en generación de electricidad fotovoltaica tal como podemos ver en la siguiente tabla interactiva de International Renewable Energy Agency (IRENA). Filtrar por Electricity Generation > Solar Energy > Solar Photovoltaic.
