Paneles fotovoltaicos

La energía solar que llega a la superficie de la tierra puede ser transformada directamente en energía eléctrica de corriente continua mediante paneles fotovoltaicos, que son un arreglo de celdas de semiconductores capaces de generar electricidad en corriente continua. La cantidad de electricidad generada depende principalmente del tipo de material, la superficie de material semiconductor expuesto, la radiación incidente (en ese instante), la orientación de la luz respecto de la superficie y la eficiencia de las celdas fotovoltaicas. Generar energía desde paneles fotovoltaicos es atractivo para un país como Chile que dispone de un extenso territorio, especialmente en el desierto del Norte, con intensa irradiación solar.

En contraste con las exigencias de disponer de electricidad en cantidad y en todo momento, la energía proporcionada por los paneles sólo sigue una curva de disponibilidad según el movimiento del sol. Además, su intensidad varía según las estaciones del año y las condiciones climáticas. En síntesis, la electricidad generada depende de las características de los paneles y factores del medioambiente.

Las características enunciadas, junto a los precios y eficiencia de los paneles, determinan que las plantas generadoras requieran de equipamiento e instalaciones especiales. Tecnológicamente, los paneles y equipos electrónicos y eléctricos asociados a la generación fotovoltaica se han desarrollado en la búsqueda de un óptimo aprovechamiento de la energía disponible. Es así que podemos indicar lo siguiente: hay nuevas generaciones de paneles con materiales semiconductores modernos, tales como film de silicio amorfo y CGS (Copper Indium Gallium diSelenide technology), que es un film delgado de alta eficiencia, que obtiene una mayor cantidad de energía generada al día, una larga duración (más de 10 años) y mayores eficiencias, alcanzando hasta un 22%, con una generación de 150 W/m² con 1000 W/m² incidente. Por ejemplo, en décadas pasadas se requerían 30 paneles de 160 W para generar 4 kW, mientras que actualmente sólo se necesitan 15 paneles de alta eficiencia, disminuyendo en un 50% la superficie necesaria expuesta al sol.

Para evaluar su implementación, se realizarán unos cálculos simples y con algunos supuestos gruesos para estimar cifras. Para una residencia típica y con fines domiciliarios, una planta de 1 kW es una instalación considerada práctica. En climas favorables (como los del norte de Chile), se puede establecer que una planta de 1kW de potencia instalada, con 6 horas de sol promedio al año y un promedio de 500 W/m² de radiación incidente en las superficies del panel, puede recolectar 3 kWh de energía al día. Si se asume un 95% de operación normal durante el año, la planta es capaz de generar del orden de 1040 kWh anual.

Suponiendo un valor presente de inversión y mantenimiento de la planta generadora de unos US$12.000 (unos US$8.000 de instalación y US$4.000 de mantenimiento y reparación), y con una vida útil de 15 años de operación, la Energía Total proporcionada es de 15.600 kWh. Con estas cifras, resulta un valor de US$0,769 el kWh valor presente, es decir, unos $136 pesos actuales. Por supuesto, estas cifras son referenciales, ya que dependen fuertemente de los precios de los paneles solares.

En resumen, la energía desde paneles fotovoltaicos continúa siendo una solución para localidades remotas, donde la llegada de la red de distribución pública es difícil o donde existan políticas públicas que financien o subsidien la instalación de plantas generadoras fotovoltaicas. Por problemas de costos, instalación y mantenimiento, las instalaciones en residencias particulares no tienen incentivos para su uso masivo, quedando como posibilidades de aplicaciones singulares y especiales. Instalaciones industriales y de mayor envergadura requieren mayores estudios, dado que los costos de instalación y de mantenimiento son sustancialmente diferentes.

Respecto de los equipos asociados, los paneles tienen -por sus características físicas- un punto de generación de máxima eficiencia, que se caracteriza por una tensión y una corriente de generación óptima. Para aprovechar esto, se han diseñado equipos electrónicos para extraer la electricidad en este particular punto, para un amplio rango de condiciones de operación. Se utilizan bancos de baterías para almacenar la energía en el momento que se genera y proporcionar en los momentos que no haya generación o suplir el déficit de energía entre el consumo y la generada. Baterías estacionarias de descarga profunda y de mayor nivel de energía almacenada se han desarrollado para estas aplicaciones.

Por otra parte, han aparecido modernos equipos electrónicos que convierten la energía en Corriente Continua de las baterías y de la planta generadora en electricidad de Corriente Alterna apropiada a los consumos domiciliaros estándares (220 V a 50 Hz). Incluso, se ha desarrollado equipamiento que funciona en paralelo con la red de distribución, inyectando o extrayendo energía de ésta, según la cantidad generada desde los paneles y de los consumos del momento.

Fuente: EMB

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