L'energia solar fotovoltaica transforma la radiació solar en electricitat. De vegades, la hi denomina energia fotoelèctrica.
Aquesta transformació es realitza en els panells solars. Els mòduls solars estan compostos d'unes fotocélulas amb uns materials semiconductors que normalment són compostos de silici.
Els principals avantatges d'aquest tipus d'energia renovable són:
No emet gasos d'efecte hivernacle i, per tant, no contribueix al canvi climàtic.
No requereix combustible i s'alimenta únicament de la radiació del Sol, per aquesta raó es considera energia renovable.
El seu dimensionament és escalable i, per tant, resulta fàcil afegir o treure mòduls segons la demanda energètica.
La producció d'energia pot ser a gran escala per al consum en general o petita escala. Quan és a petita escala, normalment és per petits habitatges, refugis de muntanya o llocs aïllats.
Actualment, l'energia solar fotovoltaica és la tercera font d'energia renovable més utilitzada en termes d'electricitat generada. L'energia hidràulica i eòlica ocupen la primera i segona posició.
Com es converteix l'energia solar en electricitat?
La conversió d'energia solar en electricitat es realitza a les plantes fotovoltaiques.
Per a això s'utilitzen els panells fotovoltaics o plaques fotovoltaiques que estan compostes per un conjunt de cèl·lules fotoelèctriques (també anomenades cèl·lules fotovoltaiques). Les cèl·lules estan formades per un material amb electrons sensibles a la radiació solar. Quan els fotons de la llum solar xoquen contra les cèl·lules fotovoltaiques provoquen el moviment d'aquests electrons generant un corrent elèctric.
Les instal·lacions fotovoltaiques poden ser muntades a terra, al terrat, a la paret o flotants a l'aigua. El suport pot ser fix o utilitzar un seguidor solar per estar sempre orientats al Sol i augmentar el seu rendiment.
Quina és l'eficiència de les plaques fotovoltaiques?
Actualment, la taxa millor de conversió de la llum solar en energia fotovoltaica és del voltant de 21,5%.
Depenent de la construcció, els mòduls fotovoltaics poden produir electricitat a partir d'una gamma concreta de freqüències de llum. De totes maneres, en general no pot cobrir tota la gamma solar. En concret, les cèl·lules fotoelèctriques no poden convertir en electricitat a la llum ultraviolada , infraroja i baixa o llum difusa.
Una manera d'augmentar l'eficiència dels panells solars seria il·luminant amb amb llum monocromàtica es podrien obtenir eficiències molt superiors.
Per tant, un altre concepte de disseny és el de dividir la llum en diferents longituds d'ona. Un cop separades, dirigir-les cap a diferents cèl·lules sintonitzades en aquests rangs. Un sistema fotovoltaic d'aquest tipus és capaç d'elevar l'eficiència elèctrica en un 50%.
Exemples d'usos de l'energia fotovoltaica
La finalitat dels sistemes fotovoltaics és la producció d'electricitat que es pot utilitzar en múltiples aplicacions. A continuació presentem alguns exemples:
Generació d'energia elèctrica a gran escala. Hi ha grans centrals elèctriques connectades directament a la xarxa elèctrica que poden generar centenars de megawatts. Generalment, aquestes granges solars necessiten d'una gran extensió de terreny.
Sistemes integrats en teulades i edificis: Aquests sistemes poden ser per a autoconsum elèctric però també poden estar connectats a la xarxa pública.
Electrificació rural. Aquest tipus d'aplicació solar s'utilitza en llogarets rurals on les línies elèctriques estan molt allunyades de la població.
Enllumenat de carrers i carreteres.
Sistemes independents per alimentar petits dispositius com calculadores, carregadors de mòbil solars, etc.
En transport: alguns vehicles elèctrics tenen integrats sistemes solars per accionar un motor elèctric i obtenir potència motriu.
Torres de comunicacions i senyalització que utilitzen aparells elèctrics que no consumeixen grans quantitats d'energia elèctrica i que resulta complicat connectar-los a la xarxa de distribució elèctrica.
Utilització a naus espacials i estacions espacials ja que en l'espai les fonts d'energia disponibles són escasses.
Sistemes per al bombament d'aigua.
Quins són els dos tipus de sistemes fotovoltaics?
Els sistemes fotovoltaics poden ser de dos tipus diferents:
Sistemes fotovoltaics connectats a la xarxa elèctrica pública.
Sistemes fotovoltaics aïllats de xarxa. Aquest tipus de sistemes s'utilitzen per a autoconsum i es pot utilitzar en habitatges aïllats, il·luminació de carreteres o altres llocs remots.
Dins dels sistemes fotovoltaics connectats a la xarxa existeixen les grans plantes fotovoltaiques o parcs solars.
Com funciona en instal·lacions més petites? Quan l'energia produïda és més alta que les pròpies necessitats, l'alimentació elèctrica de l'edifici es realitza amb la pròpia energia. En aquest cas, l'excedent és injectat a la xarxa elèctrica.
En cas de baixa radiació solar (per exemple, de nit) l'alimentació elèctrica de l'edifici es realitza a través de la xarxa elèctrica.
