Panells d'energia
solar fotovoltaica

Energia solar fotovoltaica

L'energia solar fotovoltaica consisteix en la transformació directa de la radiació solar en energia elèctrica.

Aquesta transformació en energia elèctrica s'aconsegueix aprofitant les propietats dels materials semiconductors mitjançant les cèl·lules fotovoltaiques. El material base per a la seva fabricació sol ser el silici. Quan la llum del Sol (fotons) incideix en una de les cares de la cèl·lula genera un corrent elèctric que se sol utilitzar com a font d'energia.

La fabricació d'aquestes cèl·lules fotovoltaiques resulta un procés realment costós, tant econòmicament com en temps. Tot i que el material amb què estan fabricades (silici) és molt abundant a la Terra, el seu processament és laboriós i complicat: es requereixen processos especials per a elaborar els lingots de silici, dels quals es tallaran posteriorment les hòsties (cèl·lules), motiu pel el qual resulta encara un producte de cost elevat. El silici reciclat a partir de la indústria electrònica també serveix com a matèria primera per produir el silici de grau solar. En l'actualitat s'estan preparant altres materials de major rendiment.

Panells fotovoltaics És important que totes les cèl·lules que componen un panell solar fotovoltaic tinguin les mateixes característiques, el que significa que després de la fabricació de les mateixes, cal seguir un procés de classificació i selecció.

Aplicacions de l'energia solar fotovoltaica

Una instal·lació solar fotovoltaica té com a objectiu produir energia elèctrica a partir de l'energia solar.

L'energia solar fotovoltaica té multitud d'aplicacions, des de la aerospacial fins a joguines passant per les calculadores i la producció d'energia a gran escala per al consum en general o petita escala per a consum en petits habitatges.

Principalment es diferencien dos tipus d'instal·lacions fotovoltaiques:

  • Instal·lacions fotovoltaiques de connexió a xarxa, on l'energia que es produeix s'utilitza íntegrament per a la venda a la xarxa elèctrica de distribució,
  • Instal·lacions fotovoltaiques aïllades de xarxa, que s'utilitzen per a autoconsum, ja sigui un habitatge asilada, una estació repetidora de telecomunicació, bombament d'aigua per a reg, etc.

Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica

El corrent elèctric generat per una instal·lació fotovoltaica pot ser abocada a la xarxa elèctrica com si fos una central de producció d'energia elèctrica. El consum d'electricitat és independent de l'energia generada pels panells fotovoltaics, l'usuari segueix comprant l'energia elèctrica que consumeix a la companyia distribuïdora al preu establert ia més és propietari d'una instal·lació generadora d'energia elèctrica.

Les potències més usuals són de 2,5 i 5 kW o múltiples de 5 fins a 100 kW. Hi instal·lacions grans, però només les realitzen empreses o centres de recerca, ja que s'amortitzen en períodes més llargs.

Algunes de les aplicacions d'aquests sistemes són les següents:

  • Instal·lacions en teulades, terrasses, etc. d'habitatges que disposin de connexió a la xarxa de distribució elèctrica: S'aprofita la superfície de la teulada per col·locar sistemes modulars de fàcil instal·lació.
  • Plantes de producció: Són aplicacions de caràcter industrial que poden instal·lar-se en zones rurals no aprofitades per a altres usos (& ldquo; hortes solars & rdquo ;, & ldquo; cooperatives energètiques & rdquo;) o sobreposades en grans cobertes de zones urbanes (aparcaments, zones comercials, etc. )
  • Integració en edificis: Consisteix en la substitució d'elements arquitectònics convencionals per nous elements arquitectònics que inclouen l'element fotovoltaic, i que per tant són generadors d'energia (recobriments de façanes, murs cortina, para-sols, pèrgoles, etc.)

Instal·lacions aïllades de la xarxa elèctrica

Utilització de l'energia solar fotovoltaica per a l'enllumenat públic Aquestes instal·lacions es fan servir sobretot en aquells emplaçaments en els quals no es té accés a la xarxa elèctrica i resulta més econòmic instal·lar un sistema fotovoltaic que estendre una línia entre la xarxa i el punt de consum. L'electricitat generada es destina a autoconsum.

Les principals aplicacions dels sistemes aïllats són:

  • Electrificació d'habitatges i edificis, principalment per a il·luminació i electrodomèstics de baixa potència
  • Enllumenat públic
  • Aplicacions agropecuàries i ramaderes
  • Bombeig i tractament d'aigua
  • Antenes de telefonia aïllades de la xarxa
  • Senyalització i comunicacions

Sistemes que formen una instal·lació fotovoltaica

Els elements que componen una instal·lació fotovoltaica connectada a xarxa són els següents:

Elements d'una instal·lació solar fotovoltaica connectada a la xarxa

Generador Fotovoltaic

Les cèl·lules fotovoltaiques, generalment de color negre o blau fosc, s'associen en grups i es protegeixen de la intempèrie, formant mòduls fotovoltaics. Diversos mòduls fotovoltaics juntament amb els cables elèctrics que els uneixen i amb els elements de suport i fixació, constitueixen el que es coneix com a generador fotovoltaic.

El generador fotovoltaic és l'element encarregat de transformar la radiació solar en energia elèctrica. Aquesta electricitat es produeix en corrent continu, i les seves característiques depenen de la intensitat energètica de la radiació solar i de la temperatura ambient.

Inversor

L'inversor és l'element que transforma l'energia elèctrica (corrent continu) produïda pels panells en corrent altern de les mateixes característiques que la de la xarxa elèctrica. Hi ha diferents tipus d'inversors, però es considera recomanable escollir-en funció de la grandària de la instal·lació a realitzar.

Comptadors

El generador fotovoltaic necessita dos comptadors situats entre l'inversor i la xarxa, un per a quantificar l'energia que es genera i injecta a la xarxa per a la seva facturació, i un altre per quantificar el petit consum (<2 kWh / any) de l'inversor fotovoltaic a absència de radiació solar, així com a garantia per a la companyia elèctrica de possibles consums que el titular de la instal·lació pogués fer.

El consum d'electricitat de l'edifici es realitzarà des de la xarxa, amb el seu propi comptador, sent aquesta una instal·lació independent del sistema fotovoltaic.

Elements d'una instal·lació solar fotovoltaica aïllades de la xarxa elèctrica

Instal·lació energia solar fotovoltaica en un refugi aïllat La configuració bàsica de les instal·lacions aïllades de la xarxa elèctrica està composta pel generador fotovoltaic, un regulador de càrrega i una bateria. La bateria és l'element encarregat d'acumular l'energia lliurada pels panells durant les hores de major radiació per al seu aprofitament durant les hores de baixa o nul·la insolació. El regulador de càrrega controla la càrrega de la bateria evitant que es produeixin sobrecàrregues o descàrregues excessives que disminueixen la seva vida útil. Amb aquesta configuració el consum es produeix en corrent continu.

Una altra configuració bàsica és el bombament solar, compost pels panells, un petit equip i la bomba, en el qual es bomba aigua quan hi ha sol, no necessitant bateries.

La configuració més utilitzada en habitatges és la composta pel generador fotovoltaic, regulador de càrrega, bateries i inversor, aquest últim per convertir l'energia acumulada en les bateries en corrent altern, que és la utilitzada per a la majoria de les aplicacions.

Per al càlcul d'aquest tipus d'instal·lacions, els criteris de disseny són diferents. En les instal·lacions connectades a xarxa, s'intenta maximitzar la producció anual, orientant al sud i amb la inclinació més favorable. En canvi, per a les instal·lacions aïllades, el criteri ha de ser perquè produeixi al màxim en el mes més desfavorable, desembre, i així la resta de l'any tindrà com a mínim l'energia calculada per al pitjor mes, cobrint sempre les necessitats.

valoración: 3 - votos 7

Referències

  1. Roper, L. David. «World Photovoltaic Energy»
  2. REN21 (2009). Renewables Global Status Report: 2009 Update
  3. Swanson, R. M. (2009). «Photovoltaics Power Up»
  4. «Photovoltaic Effect»  Mrsolar.com
  5. «The photovoltaic effect»  Encyclobeamia.solarbotics.net.
  6. «La fotovoltaica ya se codea en costes con la nuclear». El periódico de la energía. 

Última revisió: 12 de maig de 2015