Energia fotovoltaica

La energía fotovoltaica solar

Por: Mou D. Khamlichi
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La energía fotovoltaica se trata de una de las fuentes proveedoras de energía limpia más importantes del mundo. Es un tipo de energía sostenible que se encuentra disponible en el medio ambiente de forma natural y deriva propiamente de la radiación que genera el Sol. La energía solar se usa mayormente para producir electricidad.

Todo el proceso de obtención de esta fuente de energía recuperable empieza cuando la luz del Sol penetra sobre la superficie de las células fotovoltaicas que se encuentran en los distintos paneles solares.

¿Qué es la energía fotovoltaica?

En palabras simples, la energía fotovoltaica se trata de un tipo de energía renovable que emplea las radiaciones procedentes del Sol para generar energía eléctrica. Consiste en lo que se define como “efecto fotoeléctrico”.

En tal sentido, se puede concluir partiendo de esto que, la materia tiene la cualidad de poder sustraer fotones y propagar electrones. Todo esto causa como resultado final que se produzca una corriente de energía eléctrica.

Para poder conseguir este tipo de energía se utiliza un artefacto semiconductor que se le llama celda fotovoltaica. Este aparato puede estar creado a partir de silicio policristalino, monocristalino o amorfo. Del mismo modo, se pueden usar otro tipo de materiales siempre y cuando sean semiconductores de superficie delgada.

A pesar de que la energía fotovoltaica se conoce desde la antigüedad, fue en alrededor de los años 50 que obtuvo su mayor auge en pleno proceso de la carrera en el espacio. Para entonces, los paneles fotovoltaicos adquirieron mucha más relevancia y se desarrollaron en función de ello.

En primera instancia, estos paneles se usaban para brindar la energía eléctrica necesaria a los satélites que se encontraban orbitando fuera de la superficie terrestre. No obstante, en la época actual representan una de las principales fuentes de energía sostenible con capacidad de generar electricidad.

Además de no ser una fuente de energía que afecte negativamente al medio ambiente, otro aspecto interesante de la energía fotovoltaica es que es modular. En otras palabras, los paneles pueden ser utilizados para satisfacer las necesidades de consumo eléctrico de edificaciones o residencias.

Por otro lado, pueden abastecer a la red eléctrica en su totalidad por medio de centrales fotovoltaicas de grandes proporciones.

Un poco de la historia de la energía fotovoltaica

Lo que se conoce como efecto fotovoltaico fue descubierto en el año 1838. Dicho hito estuvo a cargo del francés Alexandre Edmond Bequerel cuando solo tenía 19 años de edad. El momento del hallazgo ocurrió cuando el joven Alexandre se encontraba realizando experimentos con una pila.

Fue entonces que al experimentar con este tipo de pila electrolítica pudo constatar que la corriente eléctrica era mayor en unos de los electrodos cuando era penetrado por la luz solar.

Luego de esto, en el año 1873 se descubre el mismo efecto, pero esta vez, en materiales sólidos. Esta investigación fue llevada a cabo por el ingeniero en electricidad de origen inglés Willoughby Smith. Su descubrimiento lo pudo obtener al experimentar con el selenio.

 Tan solo unos pocos años después, en 1877 se desarrolló la primera célula fotovoltaica del mundo a partir de la utilización de selenio.

A pesar de que en todos estos ensayos se obtenían cantidades de energía muy limitadas, quedaba clara la posibilidad de poder convertir la energía que emite el Sol en energía eléctrica a través de la materia sin partes móviles.

La oportunidad de aplicar este fenómeno ocurrió mucho tiempo después, exactamente en el año 1953. En este año, Gerald Pearson, al realizar estudios con silicio, creó por accidente una célula fotoeléctrica que resultó ser mucho más eficaz que cualquier otra elaborada antes con selenio.

Desde el momento en que se realizó este hecho, fue posible trabajar en mejoras para poder lograr lo que se conoce en la actualidad como plantas fotoeléctricas.

Energia fotovoltaica

Transformación de la energía solar en energía eléctrica

La transformación de la energía solar en electricidad sucede por medio de las plantas fotovoltaicas como se mencionó anteriormente.

Para que esto sea posible, se emplean los conocidos paneles fotovoltaicos o placas que se encuentran constituidas por una gran cantidad de células fotovoltaicas o definidas también como células fotoeléctricas. Estas células se crean a partir de materiales que poseen electrones sensibles ante la radiación generada por el Sol.

 Una vez que los fotones de luz penetran contra las células fotoeléctricas causan el desplazamiento de los electrones ocasionando que dichos electrones se muevan y se produzca una corriente de electricidad. Este proceso se le define como efecto fotovoltaico, lo cual no es otra cosa que la conversión de la energía proveniente del Sol en electricidad.

Las plantas fotovoltaicas se pueden instalar en el suelo, paredes, flotantes de agua o azoteas. El soporte de este tipo de aparatos puede permanecer fijos en un sentido o contar con un seguidor para enrutarse siempre en dirección del Sol y sacar el máximo provecho de su energía.

Eficacia de la energía fotovoltaica

En la actualidad, la tasa de mayor nivel de transformación de energía del Sol en energía fotoeléctrica se encuentra en aproximadamente un 21,5%.

De acuerdo con la fabricación, los paneles fotoeléctricos pueden tener la capacidad de generar energía eléctrica partiendo de una gama específica de frecuencia lumínica. De igual manera, básicamente no tiene la facultad de poder abarcar la totalidad de la gama solar.

En términos más concretos, las células fotovoltaicas no pueden transformar en energía eléctrica a la luz difusa, baja, infrarroja o ultravioleta.

Una manera de poder incrementar la eficacia de las plantas solares consiste en iluminarlas mediante el uso de luz monocromática. Mediante este método, sería mucho más simple elevar los niveles de rendimiento.

Por ende, otro enfoque en el modelo podría tratarse de separar la luz en distintas longitudes de onda. Cuando estén ya divididas, orientarlas hacia diversas células que se encuentren en sintonía. Una planta fotoeléctrica de este tipo puede generar una rentabilidad de hasta un 50%.

Ejemplos de la utilidad de la energía fotovoltaica

El objetivo principal de la energía fotoeléctrica es generar electricidad que pueda emplearse en diversas áreas de aplicación. A continuación, se describen algunos de los ejemplos de utilidad más comunes que tiene este tipo de energía solar.

Producir electricidad

Como se mencionó antes, la principal utilidad de la energía fotovoltaica es poder generar electricidad a grandes dimensiones. Por ello, en la actualidad ya existen muchas centrales fotoeléctricas que se conectan directamente con la red de electricidad con capacidad de producir miles de MV.

No obstante, estas extensiones de terreno solares se fabrican por medio de concentradores solares y pueden funcionar del mismo modo que una central de energía térmica.

Sistema en tejados

Este tipo de energía se usa también para el autoconsumo. En tal sentido, se pueden instalar sistemas fotoeléctricos sobre techos o edificaciones. Esto permite que sea posible abastecer de electricidad a todos los habitantes de zonas específicas o el abastecimiento de la totalidad de la red pública.

Electricidad en zonas rurales

Para nadie es un secreto que la mayoría de las zonas rurales del mundo, no disponen del acceso adecuado a todos los servicios básicos como la electricidad.

Con el uso de energía fotovoltaica es posible que muchas comunidades rurales que se encuentran lejos de la ciudad o principales plantas de electricidad, cuenten con el acceso a este servicio esencial.

Alumbrado público

Toda la red eléctrica puede alimentarse mediante energía fotoeléctrica. Adicionalmente, es de gran utilidad para poder alimentar la carga en aparatos de pequeñas dimensiones como cargadores solares móviles, calculadoras, etc.

Transporte

En el caso del transporte, este tipo de energía ha sido algo realmente novedoso. En la época actual ya existen gran cantidad de coches que funcionan con sistema eléctrico.

Para que su motor pueda funcionar adecuadamente, se encuentran fabricados con sistemas solares que les permiten obtener la potencia motriz necesaria para poder desplazarse.

Torres de comunicación

Cualquier tipo de torre de comunicación y señalización que requiere de aparatos eléctricos y que no consuman proporciones elevadas de energía eléctrica puede valerse de la energía fotovoltaica. Esto es ideal en el caso de que sea imposible la conexión a la red de distribución eléctrica convencional.

Tipos de sistemas fotovoltaicos

En la actualidad, se conocen dos tipos de mecanismos fotoeléctricos que se mencionan a continuación:

·         Sistema fotoeléctrico que se encuentra enlazado a la red eléctrica pública.

·         Sistema fotovoltaico fuera de la red. Este sistema se usa para escenarios de autoconsumo y se puede utilizar también en el caso de casas lejanas, lugares remotos o para iluminar la vía pública.

Dentro de los sistemas que se encuentran conectados a la red de distribución eléctrica pública, se encuentran los parques solares y las grandes plantas generadoras de energía fotovoltaica.

Ventajas y desventajas de la energía fotovoltaica

Así como cualquier otro tipo de energía que existe en la actualidad, la energía fotovoltaica cuenta con muchas ventajas y algunas desventajas que son muy importantes. A continuación, se destacan algunas de ellas.

Ventajas de la energía fotovoltaica

Algunas de las ventajas más importantes son:

·         Es más barata en comparación con el método convencional de suministro eléctrico. Si bien es cierto que su instalación necesita de una inversión importante, este tipo de energía permite la reducción de los costos de facturación por electricidad.

 En tal sentido, es posible contrarrestar la inversión inicial en muy poco tiempo y obtener una fuente de energía limpia e inagotable.

·         El uso de energía fotoeléctrica permite reducir los niveles de dióxido de carbono que se encuentran presentes en el medio ambiente. En el caso de las casas y demás edificaciones, los niveles de emisión de este tipo de contaminación son alarmantes por causa de consumos desproporcionados de gas y electricidad.

·         Poder mantener este tipo de plantas es bastante simple a pesar de que pueden parecer muy complejas. En cualquier caso, solo se necesita limpiar la superficie del panel para permitir que se pueda absorber la energía solar correctamente.

De igual modo, es importante constatar que todas las conexiones y cables se encuentren en total funcionamiento.

·         La fabricación de estas plantas es amigable con el medio ambiente. En tal sentido, no solo la energía que se puede obtener es limpia. Adicionalmente, la elaboración de los paneles no genera impacto ambiental pues se fabrican a partir de silicio. Este elemento es uno de los más abundantes en todo el Planeta Tierra.

Energia fotovoltaica

Desventajas de la energía fotovoltaica

Algunas de las desventajas más importantes son:

·         Se trata de un tipo de energía variante. Es decir, independientemente que se trata de una fuente inagotable de energía también puede presentar variaciones relacionadas con el clima. Por ejemplo, si el cielo se encuentra nublado la producción de energía será menor.

·         Para poder construir las plantas se necesita de gran cantidad de espacio. Sin duda alguna, esto presenta una desventaja pues se necesita de extensiones de terreno bastante amplias para poder instalar los paneles.

 En la mayoría de los casos las células fotovoltaicas son de gran tamaño y se pueden ubicar únicamente en las azoteas o techos que posean tamaños específicos.

·         No es posible sacar provecho del total de la energía solar. Este campo se encuentra en constante estudio y se han logrado diversas mejoras en este aspecto. No obstante, en la actualidad, los paneles solares solo alcanzan un 20% de rendimiento.

Esto quiere decir que del total de la energía que absorben por parte del sol, solo pueden sacar provecho de una cuarta parte.

·         No se puede desconectar de la red de electricidad. Hasta el momento, el total de energía que se consigue por medio de los paneles no es suficiente para abastecer todas las necesidades.

Conclusión

Después de analizar la energía fotovoltaica considerando tanto sus ventajas como desventajas y principales usos, se puede considerar como una de las más importantes.

Este tipo de energía definida como aquella que se obtiene mediante el Sol y se transforma en electricidad por medio del uso de paneles, representa la posibilidad de tener un futuro renovable.

La energía solar es una de las más funcionales con relación a la reducción del impacto ambiental causado por la fabricación de energía mediante recursos no renovables.

Referencias

www.besunenergy.com/energia-fotovoltaica-ventajas-y-desventajas/

www.cecu.es/laenergiaquenosune/index.php/energia-solar-fotovoltaica

www.solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica

www.appa.es/appa-fotovoltaica/que-es-la-energia-fotovoltaica/

www.iberdrola.com/sostenibilidad/que-es-energia-fotovoltaica


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Mou D. Khamlichi

Mou D. Khamlichi

Autor

El Doctor Mourad es un apasionado de las ciencias y muy especialmente de la que conduce al descubrimiento de nuevos medicamentos para curar enfermedades relacionadas con el sistema nervioso central (la esquizofrenia y el Parkinson) y con la oncología, tratando varios tipos de cánceres tales como el cáncer de páncreas o el cáncer estomacal. Mourad dirige el trabajo de 30 investigadores en la empresa Eurofins-Villapharma desde el año 2008. Junto con su equipo da constante apoyo a las grandes multinacionales farmacéuticas para encontrar nuevos fármacos del siglo XXI. Cualquier persona puede contactar con él a través del formulario de contacto en este sitio web o a través de su perfil profesional de Linkedin.

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