Funcionamiento panel solar
Un panel solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. Normalmente se refiere a los dispositivos para producir agua caliente (usualmente doméstica) y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad.
Los paneles fotovoltaicos están formados por numerosas celdas (llamadas células fotovoltaicas) que captan la radiación luminosa (fotones procedente de la radiación solar). Estos fotones impactan sobre la superficie de la célula y allí son absorbidos por materiales semiconductores, tales como el silicio, golpeando a los electrones liberándolos de los átomos a los que pertenecían, así los electrones comienzan a circular por el material produciendo la electricidad en forma de corriente continua a baja tensión. La estructura de los paneles solares está compuesta, entre otras cosas, por: un generador solar, un acumulador, un regulador de carga y un inversor (opcional). Los acumuladores son los que almacenan la energía producida por el generador y nos da la posibilidad de utilizar dicha energía almacenada en los días en donde existe una radiación muy bajo o directamente no se hace presente el sol. El regulador de carga, como su nombre lo indica, se encarga de evitar que se produzcan sobrecargas o descargas excesivas en el acumulador, si esto ocurriese se producirían daños irreversibles. Como el tipo corriente eléctrica que proporcionan los paneles solares es corriente continua, muchas veces se usa un inversor y/o convertidor de potencia para transformar la corriente continua en corriente alterna, que es la que utilizamos habitualmente en nuestras casas, trabajos y comercios.
Aunque cada celda solar provee una cantidad relativamente pequeña de energía, muchas de estas repartidas en un área grande (formando el panel solar) pueden proveer suficiente energía como para ser útiles. Estas células se conectan entre sí como un circuito en serie para así aumentar la tensión de salida de la electricidad, al mismo tiempo varias redes de circuito paralelo se conectan para aumentar la capacidad de producción eléctrica que podrá proporcionar el panel. Para obtener la mayor cantidad de energía las celdas solares deben apuntar directamente al sol.
En 2005 el problema más importante con los paneles fotovoltaicos era el coste, que ha estado bajando hasta 3 o 4 dólares por vatio. El precio del silicio usado para la mayor parte de los paneles ahora está tendiendo a subir. Esto ha hecho que los fabricantes comiencen a utilizar otros materiales y paneles de silicio más delgados para bajar los costes de producción. Debido a economías de escala, los paneles solares se hacen menos costosos según se usen y fabriquen más. A medida que se aumenta la producción los precios continuarán bajando en los próximos años.
Uno de los principales usos conocidos es para el calentamiento del agua, en este los paneles tienen una placa receptora y tubos por los que circula líquido adheridos a ésta. El receptor (generalmente recubierto con una capa selectiva oscura) asegura la transformación de radiación solar en calor, mientras que el líquido que circula por los tubos transporta el calor hacia donde puede ser utilizado o almacenado. El líquido calentado es bombeado hacia un aparto intercambiador de energía (una bobina dentro del compartimento de almacenado o un aparato externo) donde deja el calor y luego circula de vuelta hacia el panel para ser recalentado.
Teoría y Construcción
Silicio cristalino y Arseniuro de galio son la elección típica de materiales para fabricar las celdas solares. Los cristales de Arseniuro de galio son creados especialmente para uso fotovoltaico, mientras que los cristales de Silicio están disponibles en lingotes estándar más baratos producidos principalmente para el consumo de la industria microelectrónica. El Silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversión pero también menor coste por lo que al final su rentabilidad se justifica.
Cuando es expuesto a luz solar directa, una celda de Silicio de 6cm de diámetro puede producir una corriente de alrededor 0,5 amperios a 0,5 voltios (dependiendo del brillo solar y la eficacia de la celda).
Los lingotes cristalinos son cortados en discos finos como una oblea, pulidos para eliminar posibles daños causados por el corte. Se introducen dopantes (impurezas añadidas para modificar las propiedades conductoras) dentro de las obleas, y se depositan conductores metálicos en cada superficie: una fina rejilla en el lado donde da la luz solar y usualmente una hoja plana en el otro. Los paneles solares son construidos con estas celdas cortadas en forma apropiada. Para protegerlos de daños en la superficie frontal causados por radiación o por el mismo manejo de éstos se los enlaza en una cubierta de vidrio y se cimentan sobre un sustrato (el cual puede ser un panel rígido o una manta blanda). Se realizan conexiones eléctricas en serie-paralelo para determinar el voltaje de salida total. La cimentación y el sustrato deben ser conductores térmicos, ya que las celdas se calientan al absorber la energía infrarroja que no es convertida en electricidad. Debido a que el calentamiento de las celdas reduce la eficacia de operación es deseable minimizarlo. Los ensamblajes resultantes son llamados paneles solares o grupos solares.
Si un cuarto de los pavimentos y edificios de las ciudades fueran convertidos en paneles solares, estos proveerían suficiente energía para la ciudad.
Fuentes de energía y sus efectos
Fuentes de energía y sus efectos sobre el Medio Ambiente
Hoy en día, la energía nuclear, la energía de procedencia de combustibles fósiles, la energía procedente de la biomasa (principalmente combustión directa de madera) y la energía hidráulica, satisfacen la demanda energética mundial en un porcentaje superior al 98%, siendo el petróleo y el carbón las de mayor utilización (ver gráfico).
La utilización de estos recursos naturales implica, además de su cercano y progresivo agotamiento, un constante deterioro para el medio ambiente, que se manifiesta en emisiones de CO2, NOx, y SOx, con el agravamiento del efecto invernadero, contaminación radioactiva y su riesgo potencial incalculable, un aumento progresivo de la desertización y la erosión y una modificación de los mayores ecosistemas mundiales con la consecuente desaparición de biodiversidad y pueblos indígenas, la inmigración forzada y la generación de núcleos poblacionales aislados tendentes a la desaparición.
Estas agresiones van acompañadas de grandes obras de considerable impacto ambiental (difícilmente cuantificable) como las centrales hidroeléctricas, el sobrecalentamiento de agua en costas y ríos generado por las centrales nucleares, la creación de depósitos de elementos radiactivos, y de una gran emisión de pequeñas partículas volátiles que provocan la lluvia ácida, agravando aún más la situación del entorno: parajes naturales defoliados, ciudades con altos índices de contaminación, afecciones de salud en personas y animales, desaparición de especies animales y vegetales que no pueden seguir la aceleración de la nueva exigencia de adaptación.
El futuro amenazador para nuestro entorno, aún se complica más si se tiene en cuenta que sólo un 25% de la población mundial consume
el 75% de la producción energética. Este dato, además de poner de manifiesto la injusticia y desequilibrio social existente en el mundo, indica el riesgo que se está adquiriendo al exportar un modelo agotado y fracasado de países desarrollados a países en desarrollo.
El modelo es un paradigma en el que la producción energética se sustenta en una visión del mundo en la que el ser humano es el dominador de la naturaleza y del entorno, en vez de sentirse parte integrada del mismo, y en el que el consumo se manifiesta como un grado de confort.
La Energia
La necesidad de energía es una constatación desde el comienzo de la vida misma. Un organismo para crecer y reproducirse precisa energía, el movimiento de cualquier animal supone un gasto energético, e incluso el mismo hecho de la respiración de plantas y animales implica una acción energética. En todo lo relacionado con la vida individual o social está presente la energía.La obtención de luz y calor está vinculada a la producción y al consumo de energía. Ambos términos son imprescindibles para la supervivencia de la tierra y consecuentemente de la vida vegetal, animal y humana.El ser humano desde sus primeros pasos en la tierra, y a lo largo de la historia, ha sido un buscador de formas de generación de esa energía necesaria y facilitadora de una vida más agradable. Gracias al uso y conocimiento de las formas de energía ha sido capaz de cubrir necesidades básicas: luz, calor, movimiento, fuerza, y alcanzar mayores cotas de confort para tener una vida más cómoda y saludable.
información del Centro de Recursos Ambientales Lapurriketa
Consumo y energía
La necesidad de aumento productivo de las sociedades industrializadas lleva parejo un incremento de los bienes de consumo y la creación de un mecanismo en el que se establece una equivalencia entre el confort y el consumo. Ello ha supuesto en las últimas décadas una avidez consumista, en donde el consumo es una finalidad en sí misma. La acumulación de bienes, útiles o no, el despilfarro como signo de poder adquisitivo y distinción social, la exigencia de gasto de elementos perecederos, son consecuencias del mecanismo de sostenimiento que el sistema económico de las sociedades desarrolladas ha establecido para mantener la capacidad productiva creciente que lo sustenta.
Así, la demanda de energía no sólo ha tenido que crecer en la industria, sino también en los consumidores de los productos manufacturados, dado que estos precisan mayoritariamente energía para cumplir con su finalidad. Para satisfacer esta demanda no sólo de bienes, sino de exigencia de nuevas cotas de confort, se hace precisa una mayor generación y oferta de energía. Por ello, se ha hecho necesario dotar de grandes centros generadores de energía excedentaria, ante la eventualidad de poder satisfacer la demanda que pueda ser requerida.
El estado del bienestar, ha generado el “estado del gasto y de la dependencia energética”. No es de extrañar por tanto, que uno de los parámetros más importantes para clasificar el grado de desarrollo de un país, sea su gasto energético per cápita.
Ante esta situación, las energías de origen renovable adquieren un papel primordial, necesario y urgente tanto en su aplicación como en la difusión de su uso.
fuente: Centro de Recursos Ambientales Lapurriketa
Energías renovables
La disponibilidad energética de las fuentes de energía renovable es mayor que las fuentes de energía convencionales, sin embargo su utilización es más bien escasa.
El desarrollo de la tecnología, el incremento de la exigencia social de utilización de energías limpias, los costos más bajos de instalación y rápida amortización, y el control que pueden realizar sobre los centros de producción las compañías eléctricas, están impulsando un mayor uso de las fuentes de energía de origen renovable en los últimos años.
De igual modo, el cuestionamiento del modelo de desarrollo sostenido y su cambio hacia un modelo de desarrollo sostenible, implica una nueva concepción sobre la producción, el transporte y el consumo de energía.
En este modelo de desarrollo sostenible, las energías de origen renovable, son consideradas como fuentes de energía inagotables, pero que cuentan con la peculiariedad de ser energías limpias, definidas por las siguientes características: sus sistemas de aprovechamiento energético suponen un nulo o escaso impacto ambiental, su utilización no tiene riesgos potenciales añadidos, indirectamente suponen un enriquecimiento de los recursos naturales, la cercanía de los centros de producción energética a los lugares de consumo puede ser viable en muchas de ellas, y son una alternativa a las fuentes de energía convencionales, pudiendo generarse un proceso de sustitución paulatina de las mismas.
La energía eólica
El potencial de la energía eólica se estima en veinte veces superior al de la energía hidraúlica. Está adquiriendo cada vez mayor implantación gracias a la concreción de zonas de aprovechamiento eólico y a una optimización en la utilización de nuevos materiales en las máquinas: aerogeneradores.
Desde aplicaciones aisladas para el bombeo de agua, hasta la producción de varios MW con parques eólicos. El impacto ambiental de los parques eólicos es mucho menor que cualquier tipo de central productora de energía convencional, y su agresión al entorno estriba en la incidencia de accidentes de la avifauna y el impacto de los grandes parques, cuestiones que pueden ser minimizadas estudiando adecuadamente la ubicación y el sistema de distribución. El emplazamiento de la instalación de aprovechamiento eólico, la velocidad del viento y su rango de valor constante va a determinar su capacidad y autonomía productiva.
El desarrollo de la tecnología, el incremento de la exigencia social de utilización de energías limpias, los costos más bajos de instalación y rápida amortización, y el control que pueden realizar sobre los centros de producción las compañías eléctricas, están impulsando un mayor uso de las fuentes de energía de origen renovable en los últimos años.
De igual modo, el cuestionamiento del modelo de desarrollo sostenido y su cambio hacia un modelo de desarrollo sostenible, implica una nueva concepción sobre la producción, el transporte y el consumo de energía.
En este modelo de desarrollo sostenible, las energías de origen renovable, son consideradas como fuentes de energía inagotables, pero que cuentan con la peculiariedad de ser energías limpias, definidas por las siguientes características: sus sistemas de aprovechamiento energético suponen un nulo o escaso impacto ambiental, su utilización no tiene riesgos potenciales añadidos, indirectamente suponen un enriquecimiento de los recursos naturales, la cercanía de los centros de producción energética a los lugares de consumo puede ser viable en muchas de ellas, y son una alternativa a las fuentes de energía convencionales, pudiendo generarse un proceso de sustitución paulatina de las mismas.
La energía geotérmica
La energía procedente del flujo calorífico de la tierra es susceptible de ser aprovechada en forma de energía mecánica y eléctrica. Es una fuente energética agotable, si bien por el volumen del almacenamiento y la capacidad de extracción se puede valorar como renovable. Su impacto ambiental es reducido, y su aplicabilidad está en función de la relación entre facilidad de extracción y de ubicación.
La energía hidraúlica
Se estima que la potencialidad energética del agua de toda la tierra es equivalente a 500 centrales de 1000 MW cada una. Con la finalidad de minimizar el impacto ambiental y favorecer la cercanía de los centros de producción a los de consumo, se está potenciando mediante las minicentrales un mayor aprovechamiento energético de cauces de los ríos y una paulatina sustitución de las macrocentrales hidroeléctricas que originan problemas medioambientales y demográficos. En lo que respecta a la energía disponible en el mar, se está contando con nuevos grandes proyectos de aprovechamiento, tanto de energía maremotriz o energía contenida en las olas aprovechando de forma simultánea las mareas de modo que puedan accionarse turbinas hidraúlicas en el flujo de ascención y descenso del mar, como de energía de transferencia térmica, consistente en aprovechar la diferencia existente entre la temperatura de la superficie y la de las corrientes profundas, que puede llegar a alcanzar hasta veinticinco grados centígrados y es utilizable las 24 horas del día.
La energía de la biomasa
Es la energía contenida en la materia orgánica y que tiene diversas formas de aprovechamiento, según se trate de materia de origen animal o vegetal. Sólo en materia vegetal, se estima que se producen anualmente doscientos millones de toneladas. El principal aprovechamiento energético de la biomasa es la combustión de la madera, que genera contaminación atmosférica y un problema indirecto de desertización y erosión, salvo que se realice una planificación forestal correcta. Los desechos orgánicos también son utilizables mediante transformaciones químicas principalmente, siendo las más conocidas las aplicaciones de digestores anaeróbicos para detritus orgánicos y la producción de biogás procedente de residuos sólidos urbanos. Sin embargo, la creciente innovación tecnológica de materiales y equipos está afianzando nuevos sistemas de aprovechamiento de los residuos ganaderos y forestales, y consolida un esperanzador futuro en la línea de los biocombustibles, de modo que se pueda compatibilizar una agricultura sostenible con un diseño de producción energética que respete el entorno.
La energía solar
Es la mayor fuente de energía disponible. El sol proporciona una energía de 1.34 kw/m² a la atmósfera superior. Un 25% de esta radiación no llega directamente a la tierra debido a la presencia de nubes, polvo, niebla y gases en el aire. A pesar de ello, disponiendo de captadores energéticos apropiados y con sólo el 4% de la superficie desértica del planeta captando esa energía, podría satisfacerse la demanda energética mundial, suponiendo un rendimiento de aquellos del 1%. Como dato comparativo con otra fuente energética importante, sólo tres días de sol en la tierra proporcionan tanta energía como la que puede producir la combustión de los bosques actuales y los combustibles fósiles originados por fotosíntesis vegetal (carbón, turba y petróleo). El problema más importante de la energía solar consiste en disponer de sistemas eficientes de aprovechamiento (captación o transformación).
Tres son los sistemas más desarrollados de aprovechamiento de la energía solar:
1.- El calentamiento de agua, de utilidad para proporcionar calor y refrigerar, mediante colectores planos y tubos de vacío principalmente.
2.- La producción de electricidad, con la utilización del efecto fotovoltaico. Dado que determinados materiales tienen la cualidad de ser excitados ante un fotón lumínico y crear corriente eléctrica (efecto fotovoltaico), una forma de aprovechar la radiación consiste en instalar células y paneles fotovoltaicos que suministren energía eléctrica.
3.- El aprovechamiento de la energía solar en la edificación, también denominada “edificación bioclimática“, consiste en diseñar la edificación aprovechando las características climáticas de la zona en donde se ubique y utilizando materiales que proporcionen un máximo rendimiento a la radiación recibida, con la finalidad de conseguir establecer niveles de confort térmico para la habitabilidad.
Convenios y Tratados Internacionales
Agencias nacionales e internacionales de la energía elaboran informes y recomendaciones acerca de la problemática general de la energía. De igual modo, la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el medio ambiente y el desarrollo realiza aportaciones acerca de los planes y objetivos que deben intentar cumplirse para paliar y modificar el deterioro ambiental y el uso de las energías convencionales que lo provocan. Las pautas que regirán los próximos años un diseño de estrategia energética están condicionadas por los acuerdos tácitos alcanzados, en donde el futuro de la producción energética se sustenta en la aún desconocida fusión nuclear, y el modelo de desarrollo aboga por el consumo de energía ligado al crecimiento del bienestar.
Esta descripción ahoga en gran parte cualquier posible opción de dar una solución integral al problema de la energía, y deja sin efecto real cualquier tipo de acuerdo y declaración de intenciones de los gobiernos.
No obstante, la Declaración de Madrid de 1994, hace una apuesta por la ejecución y cumplimiento de un Plan de acción para las fuentes de energías renovables en Europa, apoyada por las DG XII, XIII y XVII de la Comisión Europea. Los frutos del mismo son acciones incluídas en la continuidad y creación de programas energéticos (Thermie, Altener, Valoren,) y el apoyo a iniciativas como la de la Cumbre Solar Mundial promovida por la Unesco, que muestran que sí existe una declaración de intenciones acompañada de acciones efectivas, tendentes a hacer viable que entre los años 2010 y 2015, el 15% del consumo de la energía primaria convencional en Europa sea de origen renovable, y que ello sirva como ideario para la promoción de nuevas iniciativas encaminadas a lograr un desarrollo sostenible.
Acciones positivas
- Limitar la contaminación, ejerciendo un mayor control de las emisiones de elementos contaminantes de los centros de producción energética y disminuyendo el uso de combustibles de origen fósil. •Favorecer el ahorro de energía por medio de la sensibilización, la modificación de hábitos de consumo, la investigación y la exigencia de fabricación de equipos de mayor eficiencia energética y bajo consumo.
- Diversificar las fuentes de energía con la paulatina sustitución de fuentes de energía convencionales por fuentes de energía de origen renovable y su propia combinación.
- Investigar nuevas formas de aprovechamiento y almacenamiento energético a través de la promoción de planes de I+D, y el apoyo a experiencias piloto de posterior aplicación.
- Acercar los centros de producción a los lugares de consumo mediante el aprovechamiento del potencial energético de las energías de origen renovable, aumentando los centros de producción y tendiendo a dejar de operar con centros de gran capacidad productiva.
- Establecer una legislación energética adoptando normativas nacionales, regionales y supraregionales que den cumplimiento a las recomendaciones y acuerdos en materia de conservación del entorno y de igualdad entre los pueblos.
- Realizar planes de sensibilización energética mediante campañas de difusión acerca de la problemática que generan determinados usos y formas de producción energética, y el desarrollo de planes educativos que muestren la viabilidad del uso de las energías de origen renovable, y la necesidad de un uso racional de la energía para lograr un desarrollo sostenible.
Paneles fotovoltaicos
Los módulos fotovoltaicos o colectores solares fotovoltaicos (mal denominados como paneles solares) están formados por un conjunto de celdas (células fotovoltaicas) que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos.
Los paneles fotovoltaicos están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico por el que la energía luminosa produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico capaz de generar una corriente. Los paneles fotovoltaicos, además de producir energía que puede alimentar un red eléctrica terrestre, pueden emplearse en vehículos eléctricos y barcos solares.
En 2005 el problema más importante con los paneles fotovoltaicos era el costo. El precio del silicio usado para la mayor parte de los paneles ahora está tendiendo a subir. Esto ha hecho que los fabricantes comiencen a utilizar otros materiales y paneles de silicio más delgados para bajar los costes de producción. Debido a economías de escala, los paneles solares se hacen menos costosos según se usen y fabriquen más. A medida que se aumente la producción, los precios continuarán bajando en los próximos años.
Teoría y Construcción
Silicio cristalino y Arseniuro de galio son la elección típica de materiales para celdas solares. Los cristales de Arseniuro de galio son creados especialmente para uso fotovoltaico, mientras que los cristales de Silicio están disponibles en lingotes estándar más baratos producidos principalmente para el consumo de la industria microelectrónica. El Silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversión cuesta poco, pero también menor coste.
Cuando es expuesto a luz solar directa, una celda de Silicio de 6cm de diámetro puede producir una corriente de alrededor 0,5 amperios a 0,5 voltios (equivalente a un promedio de 90 W/m², en un rango de usualmente 50-150 W/m², dependiendo del brillo solar y la eficacia de la celda). El Arseniuro de Galio es más eficaz que el Silicio, pero también más costoso.
Los lingotes cristalinos son cortados en discos finos como una oblea, pulidos para eliminar posibles daños causados por el corte. Se introducen dopantes (impurezas añadidas para modificar las propiedades conductoras) dentro de las obleas, y se depositan conductores metálicos en cada superficie: una fina rejilla en el lado donde da la luz solar y usualmente una hoja plana en el otro. Los paneles solares son construidos con estas celdas cortadas en forma apropiada. Para protegerlos de daños en la superficie frontal causados por radiación o por el mismo manejo de éstos se los enlaza en una cubierta de vidrio y se cimentan sobre un sustrato (el cual puede ser un panel rígido o una manta blanda). Se realizan conexiones eléctricas en serie-paralelo para determinar el voltaje de salida total. La cimentación y el sustrato deben ser conductores térmicos, ya que las celdas se calientan al absorber la energía infrarroja que no es convertida en electricidad. Debido a que el calentamiento de las celdas reduce la eficacia de operación es deseable minimizarlo. Los ensamblajes resultantes son llamados paneles solares o grupos solares.
Un panel solar es una colección de celdas solares. Aunque cada celda solar provee una cantidad relativamente pequeña de energía, muchas de estas repartidas en un área grande pueden proveer suficiente energía como para ser útiles. Para obtener la mayor cantidad de energía las celdas solares deben apuntar directamente al sol.
Energias renovables
Las energías renovables solucionarán muchos de los problemas ambientales, como el cambio climático, los residuos radiactivos, las lluvias ácidas y la contaminación atmosférica. Pero para ello hace falta voluntad política y dinero.
En 2003 el consumo mundial de energía superó los 10.500 millones de toneladas equivalentes de petróleo (Mtep): 2.400 Mtep de carbón, 3.600 Mtep de petróleo, 2.300 Mtep de gas atural, 610 Mtep de nuclear, 590 Mtep de hidroeléctrica y cerca de 950 Mtep de biomasa, fundamentalmente leña, y cantidades aún pequeñas de geotermia, solar y eólica.
El 15% de la población mundial, consumen el 60% de la energía, factor este último a tener en cuenta a la hora de repartir responsabilidades de la crisis ambiental. En España en 10 años el consumo de energía primaria se ha incrementado en un 50%.
Al ritmo actual de extracción, las reservas estimadas de carbón durarán 1.500 años, las de gas natural 120 y las de petróleo no menos de 60 años. La grave crisis ambiental y el agotamiento de los recursos son factores que obligan a acometer una nueva política energética.
A corto plazo la prioridad es incrementar la eficiencia energética, pero ésta tiene unos límites económicos y termodinámicos, por lo que a más largo plazo sólo el desarrollo de las energías renovables permitirá resolver los grandes retos del futuro.
Proporción de energías renovables en los países de la UE (año 2005).
¿Que son las energías renovables?
Bajo la denominación de energías renovables, alternativas o blandas, se engloban una serie de fuentes energéticas que a veces no son nuevas, como la leña o las centrales hidroeléctricas, ni renovables en sentido estricto (geotermia), y que no siempre se utilizan de forma blanda o descentralizada, y su impacto ambiental puede llegar a ser importante, como los embalses para usos hidroeléctricos o los monocultivos de biocombustibles. Actualmente suministran un 20% del consumo mundial, siendo su potencial enorme.
Con la excepción de la geotermia, la totalidad de las energías renovables derivan directa o indirectamente de la energía solar. Directamente en el caso de la luz y el calor producidos por la radiación solar, e indirectamente en el caso de las energías eólica, hidráulica, mareas, olas y biomasa, entre otras.
Sólo en los últimos cien años han sido superadas, primero por el empleo del carbón, y a partir de 1950 por el petróleo y en menor medida por el gas natural. La energía nuclear, con mas de 450 centrales nucleares, con una potencia instalada de mas de 370 GW, cubre una parte insignificante del consumo mundial, y a pesar de algunas previsiones optimistas, su papel será siempre marginal.
Aún hoy, para más de dos mil millones de personas de los países del Sur, la principal fuente energética es la leña, afectada por una auténtica crisis energética, a causa de la deforestación y del rápido crecimiento demográfico. La biomasa, y fundamentalmente la leña, suministra un 14% del consumo mundial, cifra que en los países del Sur se eleva al 35% globalmente, aunque en Tanzania llega al 90% y en India supera el 50%; en el país más rico, Estados Unidos, representa el 4% del consumo global, porcentaje superior al de la energía nuclear, en la Unión Europea el 3,7% y en España el 3%.
En 1999 se aprobó el Plan de Fomento de las Energías Renovables en España, donde se establecían los objetivos para el año 2010. Dado el desarrollo actual, el Plan no se cumplirá, aunque el IDAE ha revisado al alza los objetivos e intenta crear las condiciones que permitan recuperar el tiempo perdido.
Las energías renovables en el año 2003 representaron el 6% del consumo de energía primaria, cifra muy alejada del 12% que se quiere alcanzar en 2010. El Plan de 1999 y la Directiva 2001/77/CE prevén producir el 29,4% del total de la electricidad en 2010 con renovables.
Hay todavía mucho que hacer y TSKAN, Tecnología Solar Kanarias, pone a su equipo de profesionales a trabajar en el desarrollo de estas energías y haciendo que aquellos lugares alejados de la red y con una demanda reducida, como aldeas y viviendas sin electrificar, repetidores de televisión, balizas, agricultura, faros,… dispongan de una energía limpia y eficaz.
Objetivos de energías renovables
Durante los últimos años, un gran número de países establecieron unos objetivos para las energías renovables enmarcados en sus políticas de reducción de gases de efecto invernadero y con el objetivo de mejorar la seguridad de sus suministros energéticos. Estos objetivos se suelen expresar en términos de capacidad instalada o como un porcentaje del consumo energético. Aunque en muchas ocasiones estos objetivos no son de obligado cumplimiento, han sido importantes catalizadores para mejorar la cuota de energías renovables en todo el mundo, desde Europa hasta el Lejano Oriente y EEUU.
Para poder conseguir un aumento importante de la proporción de energías renovables se deben acordar objetivos en consonancia con el potencial local de cada tecnología (eólica, solar, biomasa, etc.) y en función de la infraestructura local, tanto la existente como la planificada.
En los últimos años la energía eólica y la solar han demostrado que es posible mantener un crecimiento del 30 al 35% en el sector de las renovables. Junto con la Asociación Europea de Industria Fotovoltaica, la Asociación Europea de Industria Termosolar y la Asociación Europea de Energía Eólica2, Greenpeace y el EREC han documentado la evolución de esas industrias desde 1990 en adelante y han presentado un pronóstico de crecimiento hasta el año 2020.
fuentes: TSKAN , greenpeace y Jose Santamarta.
Tecnología TSKAN
La energía solar absorbida por la Tierra en un año es equivalente a 20 veces la energía almacenada en todas las reservas de combustibles fósiles en el mundo y diez mil veces superior al consumo actual. El sol es la única fuente de materia orgánica y de energía vital de la Tierra. La fotosíntesis es hoy el empleo más importante de la energía solar, y la única fuente de materia orgánica, es decir, de alimentos y biomasa.
La producción de electricidad a partir de células fotovoltaicas es aún seis veces más cara que la obtenida en centrales de carbón, pero hace tan sólo dos décadas era veinte veces más. En 1960 el coste de instalar un solo vatio de células fotovoltaicas, excluyendo las baterías, transformadores y otros equipos auxiliares, ascendía a 2.000 dólares; en 1975 era ya sólo 30 dólares y en 2004 va de 2,62 dólares a 4,25, dependiendo de la cantidad y el tipo de instalación.
Si en 1975 el kWh costaba más de 7 euros, el precio actual está entre 0,3 y 0,6 euros, lo que permite que el empleo de células fotovoltaicas para producir electricidad en lugares alejados de las redes de distribución ya compita con las alternativas existentes, como generadores eléctricos a partir del petróleo.
El efecto fotovoltaico consiste en la generación de una fuerza electromotriz en un dispositivo semiconductor, debido a la absorción de la radiación luminosa. Las células fotovoltaicas convierten la energía luminosa del sol en energía eléctrica. A lo largo de toda la década el mercado fotovoltaico creció a ritmos anuales superiores al 40%, y ya hay más de 2.500 megavatios instalados en todo el mundo. Se calcula que deberán instalarse aún otros 85.000 MWp, invirtiendo unos 50.000 millones de euros, para conseguir que la fotovoltaica sea competitiva en el mercado, lo que implica un precio de 1 euro por vatio.
Actualmente la mayoría de las células fotovoltaicas son de silicio monocristalino de gran pureza, material obtenido a partir de la arena, muy abundante en la naturaleza. La purificación del silicio es un proceso muy costoso, debido a la dependencia del mercado de componentes electrónicos, que requiere una pureza (silicio de grado electrónico) superior a la requerida por las células fotovoltaicas. TSKAN elabora paneles fotovoltaicos de alto rendimiento en sus instalaciones bajos unos exhaustivos controles de calidad y rendimiento.
Fabrica de paneles
Los paneles fotovoltaicos, conocidos como paneles solares, están formados por un conjunto de celdas (células de silicio) cuya función es producir electricidad a partir de la radiación solar. Los paneles fotovoltaicos se dividen básicamente en tres tipos: policristalinos, mono-cristalinos y amorfos; cada uno de ellos posee eficiencias diversas ya que cada material tiene un carácter conductor diferente. Se puede afirmar que la efectividad es mayor cuantos más cristales posee; los paneles o módulos funcionan por un efecto fotoeléctrico, las celdas de silicio interactúan con la radiación solar liberando electrones de los átomos de silicio.
Estos últimos, se conectan con los conductores eléctricos y se inicia así la corriente eléctrica, en los paneles fotovoltaicos policristalinos el mayor componente es el silicio combinado con boro. Muchos se preguntan si fabricar un panel fotovoltaico es una tarea compleja, la respuesta es “no”, pero se necesitan de conocimientos básicos para obtener los resultados esperados; una sola célula fotovoltaica posee un voltaje cercano al 0,5 V, por ende si se las conecta en serie (positivo con negativo), obtendremos voltajes mucho mayores.
Los fabricantes de módulos solares señalan que actualmente se confeccionan paneles de diversos tamaños destinados a distintos propósitos, algunas personas optan por equipos generadores de energía eléctrica para calentar los tanques de agua de las viviendas, otros para climatizar las piscinas, y otro grupo de personas para generar calefacción.
Contamos con tres tipos de paneles fotovoltaicos básicos: los de bajo voltaje o baja potencia, los pequeños y los grandes; los primeros son hechos conectando entre 3 y 12 segmentos pequeños de silicio amorfo obteniendo así voltajes de entre 1,5 y 6 V, se emplean en calculadoras, relojes, cámaras de fotos y luces automáticas. Los paneles grandes producen entre 10 y 60 vatios, son construidos conectando de 10 a 36 celdas en serie del mismo tamaño; los podemos divisar en bombeadores pequeños o equipos de energía hogareños, comunicaciones y fuentes de energía en áreas aisladas. Por último tenemos los paneles fotovoltaicos pequeños, estos generan entre 1 y 10 vatios y están hechos en pedazos de celdas monocristalinas o policristalinas de 100 cm cuadrados que se encuentran ensambladas en serie; los podemos encontrar en radios, juguetes y cercas eléctricas.
Constitución de su estructura y usos
En ocasiones un panel solar fotovoltaico no es suficiente para obtener la energía necesaria, por eso se necesitan complementos; cuando hablamos de más de un panel estamos haciendo referencia a módulos, los mismos están compuestos por: más de dos paneles fotovoltaicos, un panel de control el cual regula la energía de los paneles, un sistema de almacenaje, un inversor para convertir la corriente continua en alterna y una cubierta.
Los módulos pueden funcionar en serie o en paralelo, los que se fabrican hoy en día están diseñados para reducir al mínimo las pérdidas de energía; estos conjuntos de paneles se emplean en la construcción de edificios para abastecerlo de energía eléctrica; se estima que cuando el precio de las celdas solares disminuya, la construcción de viviendas con celdas solares integradas será obligatoria, al menos en Europa.
Los paneles solares más sofisticados cuentan con los segadores solares, estas estructuras son las encargadas de orientar al equipo para que capte la totalidad de los rayos solares sin importar en donde se encuentre el Sol; se utilizan principalmente en las grandes hectáreas y en aquellas regiones en donde la radiación solar es mínima. Las baterías de los paneles fotovoltaicos son las encargadas de realizar las tareas de almacenamiento, ¿para qué sirven?; sencillamente para aprovechar la energía captada durante el día en períodos en donde el sol no se haga presente. Cada batería es de 2V, en caso de contar con paneles conectados en serie, entonces las baterías permanecerán conectadas de la misma manera para proporcionar el nivel de energía necesario. Las baterías de los paneles solares son las que han convertido a este fenómeno en un proyecto viable, debido a que mediante su uso, podemos utilizar la energía acumulada en cualquier momento del día sin depender de la presencia del sol.
