¿Cómo funcionan las placas solares?

✔ Los paneles fotovoltaicos convierten la luz del sol en electricidad

✔ El inversor convierte la corriente alterna que generan los paneles en corriente continua

✔ Los paneles solares también funcionan en días nublados, aunque el rendimiento baja

Los paneles solares son capaces de convertir la energía del sol en un tipo de energía que podamos usar en nuestros hogares. Algunos sirven solo para aprovechar el calor, pero las tecnologías fotovoltaicas, más complejas, permiten transformar la luz en electricidad.

Una instalación fotovoltaica cuenta con varios paneles, compuestos a su vez de celdas solares, un inversor para adaptar la electricidad generada a la energía que necesitan las aplicaciones domésticas y, en algunos casos, una batería solar.

Cada vez más gente tiene claras las ventajas de la energía solar, una forma de generar electricidad limpia y gratuita mediante una tecnología cada vez más asequible. Pero, ¿cómo funcionan las placas solares exactamente?

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Cómo funcionan los paneles solares: paso a paso

Existen varios tipos de tecnologías que permiten aprovechar la energía del sol. Los paneles térmicos, por ejemplo, absorben el calor y lo utilizan para calentar agua, a la que después se le da un uso sanitario o para calefacción. Su funcionamiento es bastante sencillo.

Sin embargo, el funcionamiento de otras tecnologías solares muy habituales, como la fotovoltaica, no es tan fácil de entender. Los paneles fotovoltaicos transforman la luz solar en electricidad. Y así es cómo lo hacen, paso a paso.

1. La luz solar llega al panel fotovoltaico

Cada panel solar está formado por una capa de células fotovoltaicas (hechas de diferentes materiales, como el silicio) alineadas de una forma concreta y protegidas con un revestimiento de vidrio y otras películas. Cuando estas células reciben luz solar durante el día, el proceso de producción de electricidad se pone en marcha.

2. Se activan las células solares

Los materiales semiconductores, como el silicio, que componen las células fotovoltaicas tienen muchas ventajas. Sin embargo, son estables desde el punto de vista eléctrico, y para generar una corriente necesitamos cierta inestabilidad.

Por eso, los semiconductores suelen distribuirse en dos capas diferentes y en cada una se mezclan con un elemento diferente (llamado dopante). Los dopantes más habituales son el fósforo y el boro.

Cuando los fotones de la luz del sol llegan al panel solar, el silicio absorbe parte de la energía, que a su vez activa los electrones del fósforo y los pone en marcha.

3. Generando corriente continua

En busca de equilibrio, los electrones de la capa de silicio-fósforo (u otro material similar) viajan a la otra capa, que contiene boro. De esta manera, las células fotovoltaicas generan una corriente eléctrica continua que es capturada por el cableado instalado en la capa inferior del panel solar.

4. De corriente continua a corriente alterna

La electricidad que se genera en las células fotovoltaicas es continua y no puede ser utilizada por los electrodomésticos y otras aplicaciones eléctricas. Para ello, necesitamos convertirla en corriente alterna.

Aquí entra en juego el inversor, uno de los elementos esenciales de una instalación de paneles solares. La corriente continua entra en este aparato y sale transformada en corriente alterna.

5. Energía limpia para consumir (o almacenar)

Una vez ha pasado por el inversor, la energía eléctrica producida por los paneles solares está lista para ser consumida en el momento por las luces y los electrodomésticos de la vivienda o para cargar baterías, ya sean las de un sistema de almacenamiento solar o las de otros aparatos como vehículos eléctricos.

¿Cuánto tiempo tardan los paneles solares en generar electricidad?

Los paneles solares generan electricidad segundos después de que la luz solar llegue a las células de las placas solares.

Una vez que haya suficiente luz solar, el sistema fotovoltaico empezará a funcionar y a generar electricidad para poder utilizar inmediatamente.

¿Cómo funciona la conexión a la red eléctrica con placas solares?

Los paneles solares generan electricidad y el inversor la transforma en corriente alterna. Desde el inversor, la instalación solar continúa con la conexión al cuadro eléctrico general de la vivienda, a donde también llega la conexión con la red eléctrica.

Si estamos conectados a la red eléctrica, la energía solar que produzcamos y no consumamos ni almacenemos volverá a dicha red.

En el caso de que hayamos activado el mecanismo de compensación de excedentes con la compañía eléctrica, mediante el que se paga por la energía vertida a la red, en el cuadro tendremos también instalado un contador eléctrico bidireccional.

Este dispositivo funciona como un contador digital normal, pero no solo cuenta la electricidad que tomamos de la red, sino también que los excedentes que regresan a ella.

¿Los paneles solares funcionan en días nublados?

Sí, también funciona en días nublados, aunque obviamente el rendimiento no es el mismo. Las placas solares fotovoltaicas convierten la luz del sol en electricidad, es decir, funcionan con la luz no con el calor del sol.

En días nublados, la luz también penetra a través de las nubes y las placas solares siguen generando energía, pero menos.

Simplemente el rendimiento es menor. Según un estudio del departamento de Física de la Universidad de Port Harcourt en Nigeria, como media, en un día parcialmente nublado se pierde un 23,8% de rendimiento, mientras que en un día totalmente nublado la pérdida sube al 66,8%.

Si hay luz, hay energía

Siempre que haya luz, por tenue que sea, habrá energía aunque el rendimiento dependerá proporcionalmente de la cantidad de luz. Incluso en los días de lluvia, mientras no esté muy oscuro, la placa solar sigue produciendo electricidad.

Además, la lluvia será beneficiosa para los paneles solares porque es la mejor forma de limpiarlos y deshacerse del polvo que acumulan.

¿Cuales son las mejores condiciones para las placas solares?

La orientación de los paneles solares es, por cuestiones obvias, decisiva a la hora de determina su producción de energía. En la medida de lo posible, en una vivienda en el hemisferio norte, las placas solares deberán estar siempre orientadas en dirección sur o suroeste, ya que es donde se aseguran más horas de luz directa.

También se debe evitar el norte y, sobre todo, las zonas de sombra. En el hemisferio sur, la orientación preferida es la contraria. Las placas solares recibirán más luz directa si están mirando al norte.

También es muy importante tener en cuenta el ángulo de inclinación en el que se colocan los paneles fotovoltaicos. El objetivo es buscar siempre la luz más directa, así que las placas deben estar colocadas en el mismo ángulo con el que los rayos del sol inciden en la superficie de la Tierra.

Como norma general, los paneles suelen colocarse inclinados con un ángulo similar a la latitud en la que se encuentra la vivienda. En la península Ibérica, eso significa que la inclinación irá desde los 43 grados de las poblaciones más al norte hasta los 35 de aquellas más al sur.

Más allá de estas indicaciones generales de orientación e inclinación, suelen ser las empresas instaladoras las que aconsejan al cliente tras una primera aproximación y un estudio de las condiciones en las que está ubicada la vivienda.

¿Quién inventó la energía fotovoltaica?

Canalizar la energía solar para beneficio de las actividades humanas no es algo nuevo.

Aunque ya los griegos y los romanos sentaron los precedentes de los invernaderos, el efecto fotovoltaico, es decir, la conversión de la energía solar en electricidad, fue descubierto por el físico francés Alexandre Edmond Becquerel en 1839.

Desde ese momento hasta nuestros días, hemos estado viviendo un proceso para maximizar la energía inagotable del sol y transformarla en electricidad o energía térmica.

Un proceso que incluso ha llevado a que la Unión Europea contemple instalar paneles solares en el espacio.

Tras décadas de preeminencia de las industrias del carbón y el petróleo gracias a su bajo coste, la energía solar se está convirtiendo en uno de nuestros principales aliados para mitigar el cambio climático.

Resumen

El futuro de las placas solares es prometedor. No solo porque la energía térmica y la electricidad que generan es ilimitada y sin emisiones contaminantes, sino porque podremos utilizarla en cada vez más aplicaciones, desde el móvil hasta el coche.

Se espera que el grosor de las placas solares disminuya hasta convertirlas prácticamente en láminas de papel, adaptables casi para cualquier superficie.

Además, materiales como la perovskita, por ejemplo, están revolucionando la fabricación de paneles solares. Aunque todavía no está en el mercado, los estudios apuntan a que su uso incrementa el rendimiento de los paneles un 25%.

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