Como funciona un panel solar

Un panel solar es un aparato con el que se capta la energía de la radiación solar, para ser aprovechada posteriormente. Explicamos qué es un panel solar, para qué sirve, cómo funciona y más.

¿Qué es un panel solar?

Un panel solar, placa solar o módulo solar es dispositivo con el que la radiación solar es aprovechada para captar su energía. En ese sentido, es un dispositivo con el que a través de un efecto fotovoltaico se convierte esa radiación en energía eléctrica.

Como funciona un panel solar

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¿Para qué sirve un panel solar?

Es un dispositivo que se forma por celular solares que convierte la radiación solar en energía, la cual por lo general se utiliza como energía eléctrica posteriormente. Es una de las fuentes de energía renovables por la que más se apuesta en la actualidad, ya que hacer parte de las energías limpias en las que la contaminación se reduce casi a cero.

¿Cómo funciona un panel solar?

Cada uno de los paneles solares que se instalan están hechos de celdas fotovoltaicas. Una vez la luz solar va calentando los paneles, esas celdas fotovoltaicas van a producir electricidad de corriente continua o CC. Cada célula fotovoltaica requiere de establecer un campo eléctrico, que del mismo modo que un campo magnético se da por dos polos opuestos o cargas opuestas. Al respecto, los fabricantes trabajan en el silicio para combinarlo con otros materiales y crear así un sándwich entre la carga eléctrica positiva y negativa.

Para ser más específicos, lo que se incorpora al silicio es fósforo. Este elemento se ubica en la capa superior buscando que agregue electrones adicionales con una carga negativa. Al tiempo, en una capa inferior hay una dosis de boro, que implica menos electrones o una carga positiva. Lo anterior se une al campo eléctrico en esa unión de las capas que se da con el silicio. Una vez un fotón de la luz solar golpea contra un electrón libre, el campo magnético lo empuja hacia afuera de la unión de silicio.

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En la parte trasera de cada uno de los paneles solares está un microinversor. Este dispositivo convierte la electricidad CC en electricidad de corriente alterna o CA, en otras palabras, el tipo de electricidad que sí se puede usar, y que es necesaria para brindar energía eléctrica al hogar.

La electricidad que se ha conseguido con el proceso anterior va a fluir por los paneles hacia el medidor. Este es un equipo que mide la utilidad estándar, aunque también mide la electricidad que las celdas obtienen, al igual que el exceso de electricidad en los paneles solares, según sea lo que se produce y se envía.

Una vez fluya por el medidor, la electricidad se distribuye por el circuito eléctrico para que los objetos conectados a él puedan acceder a ella. Cuando los paneles solares no logran producir la energía suficiente para las necesidades de la instalación, la energía adicional se obtiene de la celda.

Partes de un panel solar: Colector solar

Partes de un panel solar - Colector Solar

  • Cubierta – En ciertos modelos se la incluye. Es necesario que sea transparente. Puede estar hecha de vidrio o plástico, aunque el plástico tiene que ser uno de tipo especial. Su capacidad es especial para dar una transmisión elevada buscando que no se den pérdidas por convección o radiación.
  • Canal de aire – Es un espacio que se sitúa entre la cubierta y la placa de absorción. Quizá esté vacío o no. El espesor se debe a que se quiere un equilibrio ante las pérdidas que se dan por la temperatura alta o convección.
  • Placa absorbente – Es una estructura con la que se absorben los rayos solares y que después se transmiten a un líquido que circula por las tuberías. Tiene que ser capaz de emitir poco calor para que se absorba bien la luz solar.
  • Tubos o conductos – Por estos flujos va a fluir un líquido que es calentado y que se dirige a un tanque para su almacenamiento. Se ubica muy cerca de una placa de absorción para que se dé el intercambio de energía.
  • Capa aislante – Se trata de un recubrimiento que recorre todo el sistema. Impide que existan pérdidas de calor. Es una capa que se hace con materiales con una conductividad baja de calor.

Partes de un panel solar: Célula fotovoltaica

Partes de un panel solar - Célula fotovoltaica

  • Cubierta exterior – Es la parte que se mantiene en contacto con el sol. Casi siempre se confecciona con vidrio, lo cual favorece que se transmitan los rayos solares. Tiene que ser resistente y su contenido en hierro debe ser bajo.
  • Celda fotovoltaica – Es el centro del panel. Se hace con un cristal revestido de silicio. Se distribuye por toda la superficie de la celda.
  • Cápsula – Es una estructura que se hace con silicona. Su función es retener las radiaciones de modo que no ocurra una pérdida de intensidad.
  • Plancha de la base – Es la base de todo el panel. Se hace con aluminio o en vidrio. Se reviste con polímero termoplástico.
  • Cableado de salida a tierra – Es un sistema de protección en caso de un accidente ocasionado por la conductividad eléctrica.

Tipos de paneles solares

Paneles solares monocristalinos – Su tecnología es la más antigua, aunque es la que más se ha desarrollado. Se hacen con un solo cristal de silicio puro. Tienen las tasas más altas de eficiencia por la pureza del silicio que se usa. Su eficiencia está por encima del 15% y a veces superan el 21%. Su vida útil es larga.

Paneles solares policristalinos – Es más sencillo el proceso para su fabricación, así que su precio es menor. Sólo se pone una semilla de cristal en un molde de silicio fundido y se enfría, por tal motivo el cristal que rodea su semilla no es uniforme. En términos económicos es mejor para un uso doméstico, pues aunque su eficiencia es menor, el coste es más bajo.

Paneles solares fotovoltaicos de capa fina – En estos paneles se deposita en varias capas el material fotovoltaico en una base. De acuerdo con el material que se usa se van a identificar paneles de capa fina de silicio amorfo, de cobre, indio, galio y selenio, de teluluro de cadmio o células fotovoltaicas orgánicas.

Capacidad de un panel solar

Una sola celda solar no cuenta con la capacidad suficiente para generar cantidad grandes de energía por su cuenta, razón por la que se combinan varias de ellas para que se forme un panel solar. En estos casos pueden ser 36 celdas o más, esto claro dependiendo del tamaño y de cuál sea la potencia que se busca con el panel solar fotovoltaico.

Uno de los modos sugeridos para determinar la capacidad de un panel solar consiste en multiplicar el rango de vatios del equipo por la cantidad de horas pico de sol. Por supuesto, las horas de sol dependen de las estaciones o condiciones climáticas de cada sitio.

Ventajas y desventajas de un panel solar

Las ventajas de un panel solar son:

  • Inagotable – Transforma los rayos solares en energía, por ende, la generación de energía es renovable e inagotable.
  • Energía limpia – Se produce energía de forma limpia, no hay procesos químicos o combustión. En otras palabras, no contribuye al cambio climático.
  • Menos residuos – Pone fin al problema del almacenamiento de residuos. Tampoco se piensa en la potencial desaparición de recursos como ocurre con los combustibles fósiles.
  • Reducción de desastres naturales – Situaciones como la de las centrales nucleares de Chernóbil o Fukushima no se dan con este tipo de tecnología.
  • Producción – Se pueden instalar paneles solares a gran escala o para pequeñas instalaciones. A su vez, pueden ser un tipo de energía de apoyo. Son muy versátiles.
  • Autoconsumo – Permiten que se acceda a la electricidad en zonas menos favorecidas en las que el tendido eléctrico no existe.
  • Instalación sencilla – Son muy fáciles de instalar.
  • Mantenimiento – Es mínimo y poco laborioso. Además, su durabilidad alcanza hasta los 20 años.

Las desventajas de un panel solar son:

  • Mínima cuota de mercado – La energía solar en muchos países representa una cuota mínima o casi nula de mercado en la actualidad.
  • Energía poco implantada – Su instalación en el mundo sigue siendo hasta la fecha casi inexistente. Son pocas las compañías grandes que la apoyan.
  • Inversión inicial – Para su instalación se necesita de un desembolso inicial que es elevador.
  • Ubicación detallada – Requieren que sean ubicados en lugares y posiciones determinadas para que su rendimiento al funcionar sea el óptimo.
  • Impacto visual – Suponen un impacto importante para el paisaje, por tal razón se suelen situar en zonas que son prácticamente desiertas.

Instalación de un panal solar en casa

Los siguientes son los aspectos más importantes a tener en cuenta previo a la instalación de un panel solar para un uso doméstico.

  • Consumo – Verifique el consumo que se tiene en el hogar, recordando que la energía más barata es la que no se consume. Entre más se cerciore de lo anterior, mejor estará preparado para su instalación en el hogar, lo cual ayudará a reducir la factura de electricidad de forma considerable.
  • Orientación – Entre más sea la cantidad de radiación solar en el día a la que se exponen los paneles, más energía se va a generar. Hay que verificar este aspecto.
  • Sombreamiento – Hay que verificar en el techo si se recibe sombra de edificios, árboles, entre otros objetos.
  • Estado del techo – Para que se aproveche la durabilidad de los paneles, verifique el estado del techo para que los arreglos de instalación no sean más altos de lo planificado.
  • Asesorarse de un profesional – El ángulo del techo influye, entre otras variables que a veces se pasan por alto. Un profesional será la mejor guía.
  • Limpieza – Es poco el mantenimiento que un panel solar necesita, pero con el tiempo se pueden acumular hojas y similares. Igualmente, el lavado con manguera puede ser más que suficiente.
  • Mantenimiento – La garantía de los paneles solares domésticos alcanzan hasta los 25 años.
  • Valorización de la propiedad – Un sistema de energía solar valoriza cualquier hogar, así que funciona como un activo.

¿De qué están hechos los paneles solares?

Una de las dudas típicas sobre los paneles solares es el tipo de materiales que se usan para captar la radiación solar. En este caso se emplean células pequeñas con materiales semiconductores, entre los que se destaca el silicio cristalino, arseniuro de galio, que por sus características pueden actuar como un conductor de electricidad o como un aislante, esto según sea el estado en el que se encuentren. Por lo general en el mercado los paneles solares se hacen con silicio.

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