La creciente consciència sobre els problemes ambientals i la necessitat de fonts d'energia sostenibles ha dut a terme un augment significatiu en l'adopció de panells fotovoltaics en tot el món.
Los paneles fotovoltaicos son un tipo de paneles solares cuya función es generar electricidad a partir de la luz solar. Aquest tipus de panells són un component imprescindible a totes les instal·lacions fotovoltaiques.
Com funcionen els panells fotovoltaics?
Els panells fotovoltaics aprofiten l'efecte fotovoltaic, que es basa en la capacitat de certs materials per generar electricitat quan s'exposi a la llum solar.
A nivell atómico, aquest procés ocorre a causa del moviment d'electrons en el material quan rep l'impacte de les fotos de llum solar.
A continuació, us presenteu una descripció detallada de com funcionen els panells fotovoltaics:
Materials fotovoltaics
Els materials fotovoltaics utilitzats en els panells solars són generalment de dos tipus: silicio cristalino i silicio amorfo. El silicio cristalino és el més comú i eficient, mentre que el silicio amorfo és més flexible i s'utilitza en aplicacions específiques, com panells delgados.
Generació d'electricitat
Quan la llum solar incideix sobre la superfície d'un panell fotovoltaic, l'energia de les fotos de llum excita els electrons superficials en els àtoms del silici fent que salten a un altre àtom.
Esta propietat crea un flux d'electrons o corrent elèctrica, que és capturat i canalitzat a través de cables connectats al panel .
La corriente eléctrica generada por los paneles solares es en forma de corriente continua (CC). Per a ser utilitzat en la majoria de les aplicacions elèctriques, aquest corrent s'ha de convertir en corrent alterna (CA) mitjançant un dispositiu anomenat inversor solar.
Una altra opció és emmagatzemar l'electricitat generada en bateries per al seu ús durant la nit o els dies nuls. En aquest cas, no és necessari convertir la corrent, però sí que recomien instal·lar un regulador de càrrega.
Usos i aplicacions dels panells fotovoltaics
Els mòduls fotovoltaics serveixen per generar electricitat. Sense embargo, les característiques d'aquests panells es converteixen en una opció ideal per a una àmplia gamma d'aplicacions en diverses indústries i entorns.
A continuació, proporcioneu algunes de les aplicacions més comunes:
Generació d'energia elèctrica per a la vermella elèctrica
Moltes companyies elèctriques compren l'electricitat sobrante generada per petits i mitjans productors per ajudar a abastecer al resta de la població.
Energia per a habitatges remots
En àrees rurals o remotes on no és possible accedir a la xarxa elèctrica tradicional, els panells solars són una solució viable per generar electricitat.
Això permet que les persones vivan de manera més còmoda i sostenible sense la necessitat de construir llargues línies elèctriques.
Electrificació de vehicles
Els cotxes solars són un tipus de vehicles elèctrics que utilitzen panells solars per carregar les seves bateries mentre estan estacionats. Aquesta solució permet augmentar l'eficiència i l'autonomia del vehicle reduint la dependència de la vermella elèctrica.
A pesar de que aquesta opció encara es troba en una fase embrionària de desenvolupament, nombroses empreses estan invirteixen per poder produir aquest tipus de vehicles a un cost raonable.
Bombeo d'aigua
En regions agrícolas i àrees on se necessita aigua per al consum, els panells solars s'utilitzen per alimentar bombes d'aigua, reduint la necessitat de motors de combustió i la dependència de fonts d'energia convencionals.
Aplicacions espacials
Els panells solars també s'utilitzen en naus espacials i satèl·lits per convertir la llum solar en energia elèctrica en el buit de l'espai. La eficiencia de los paneles fotovoltaicos es mucho mayor en el espacio ya que no se pierde la parte de la radiación que absorbe la atmósfera de la Tierra .
Ventajas de los paneles fotovoltaicos
L'adopció de panells solars s'ha accelerat a causa d'una sèrie d'avantatges clau:
Energia renovable i sostenible
L'energia solar és inagotable i amigable amb el medi ambient, ja que no emet gasos d'efecte hivernacle ni altres contaminants durant el seu funcionament.
Reducció de costos a llarg termini
A pesar de la inversió inicial, els panells solars redueixen significativament els costos d'electricitat al llarg del temps, ja que la llum solar és gratuïta i abundant.
Independència energètica
La generación de electricidad a partir de paneles solares otorga a los usuarios una mayor independencia de las fluctuaciones en los precios de los combustibles fósiles y de la red eléctrica.
Baixos costos de manteniment
Els panells fotovoltaics requereixen un manteniment mínim i tenen una vida útil durant dècades, el que els converteix en una inversió a llarg termini.
Inconvenients
A pesar de les nombroses avantatges, l'opció generalitzada de panells solars també enfronta desafiaments:
Cost inicial
La instal·lació d'un sistema fotovoltaic pot ser costosa, encara que els costos han disminuït significativament en els últims anys a causa dels avenços tecnològics i subsidis governamentals.
Variabilitat climàtica
La quantitat d'energia generada pels panells solars depèn de les condicions climàtiques i la ubicació geogràfica. Els dies nublats o lluviosos poden reduir l'eficiència de generació.
Almacenamiento d'energia
La falta d'una solució d'emmagatzematge efectiva pot fer que l'energia solar sea menys confiable durant la nit o els dies nuls.
Impacte ambiental de la fabricació
La producció de panells solars implica l'extracció i el processament de materials, el que té un impacte ambiental inicial. Sense embargo, aquest impacte sol ser menor que el de la producció d'energia a partir de combustibles fòssils.
Producció elèctrica dels panells fotovoltaics
Els valors de la taula que us presentareu a continuació es basaran en condicions estàndard de prova (STC) i per a cada tipus de panel solar (1.9m2) en una regió amb un promedio de 6 hores de sol al dia:
|
Tipus de panell solar |
Producció estimada (Wp) per panel |
Producció mitjana diària (Wh) |
|
Silici monocristalí |
300-400 Wp |
1800-2400 Wh |
|
Silici policristalino |
250-350 Wp |
1500-2100 Wh |
|
Silici amorfo (pel·lícula fina) |
150-250 Wp |
900-1500 Wh |
|
Paneles bifacials |
350-450 Wp (puede variar más) |
2100-2700 Wh (pots variar més) |
|
Paneles de capa fina (CIGS) |
200-300 Wp |
1200-1800 Wh |
Càlcul d'exemple: ¿Cuántas placas solares necesito para una casa de 150m 2 ?
La cantidad de paneles fotovoltaicos que necesita para abastecer una casa de 150 metros cuadrados con electricidad depende de varios factores, incluyendo el consumo eléctrico promedio, la ubicación geográfica, el tipo de paneles escogidos y la orientación y inclinación de los paneles.
Sense embargo, per obtenir una estimació aproximada, es pot considerar que en àrees amb bona radiació solar, un panel solar típic de 300-400 vatios-pico (Wp) pot produir al voltant de 1.5-2.0 kilovatios-hora (kWh) d'electricitat per dia bajo condicions ideals (aproximadament 6 hores de sol efectivas al dia).
Si tu casa consume, per exemple, 20 kWh per dia, necessitaries al voltant de 10 a 13 panells solars de 300 Wp cada un per cobrir aquesta demanda diària sota condicions ideals.
Condicions estàndard de prova (STC) d'un panel solar
Les "condicions estàndard de prova" (STC, per les seves sigles en anglès) s'utilitzen per estandaritzar la medició de les característiques de rendiment dels panells solars i permetre comparacions precises entre diferents fabricants i models. Les condicions estàndard de prova són les següents:
- Irradiancia solar: La irradiancia solar és de 1000 vatios per metro quadrat (W/m²).
- Temperatura de la celda: La temperatura de la celda solar es manté a 25 graus Celsius (77 graus Fahrenheit) durant les proves.
- Espectre de la llum solar: La llum solar utilitzada per a les proves s'ajusta a l'espectre AM1.5, que representa la distribució de l'energia de la llum solar a l'atmosfera terrestre al migdia.
- Àngulo d'incidència: L'angle d'incidència de la llum solar s'ajusta per al mar perpendicular al panel solar.
- Velocidad del viento: la velocitat del viento es manté a zero.