El panel solar, formado por células fotovoltaicas, convierte la energía solar en energía eléctrica. Este dispositivo, formado por materiales semiconductores, absorbe la luz del sol y permite el movimiento de los electrones. De este modo, se genera electricidad. Los paneles son la parte más importante de los sistemas fotovoltaicos y se utilizan en fábricas, edificios comerciales, viviendas y muchos otros ámbitos. Estos paneles, que se presentan en 4 formas diferentes como paneles solares de película fina, paneles policristalinos, paneles de doble cara y paneles monocristalinos, aportan muchas ventajas.

 

Estos paneles, que son una fuente de energía renovable ya que proporcionan energía ilimitada procedente del sol, son duraderos. Los paneles solares, que pueden utilizarse hasta 30 años con un mantenimiento regular, son una fuente de energía limpia gracias a su baja emisión de carbono. No hay que olvidar que los paneles, conocidos por causar menos daño al medio ambiente en comparación con los combustibles fósiles, reducen los costes energéticos. Las células fotovoltaicas constan de elementos principales como el vidrio protector, el marco de aluminio y el revestimiento posterior.

 

¿Qué es un panel solar?

 

El panel solar, que permite convertir los fotones procedentes del sol, es decir, las partículas de luz, en energía eléctrica, está formado por células fotovoltaicas. Aunque siempre ha sido un recurso ecológico y renovable, hoy en día ha empezado a popularizarse. Los paneles solares utilizados para generar electricidad en instalaciones comerciales y residencias se han extendido ya por todo el mundo.

 

Si nos fijamos en la estructura del panel, aparecen 4 elementos básicos. En primer lugar, las células fotovoltaicas son componentes especiales que absorben la luz del sol y generan electricidad. Generalmente se fabrican a partir de silicio y sirven para convertirla en energía eléctrica. El cristal protector es la unidad que protege estas células y permite que la luz llegue a ellas. Mientras que el marco de aluminio proporciona soporte mecánico a los paneles, el revestimiento posterior los protege de los factores ambientales. Por último, el panel también incluye cajas de conexión y cables.

 

Los componentes de los sistemas de energía solar son los paneles, el inversor, el regulador de carga, los sistemas de montaje y las baterías. Además de los paneles, que son el centro de generación de electricidad, la corriente continua se convierte en alterna gracias al inversor. El controlador de carga se encarga de regular la energía al tiempo que protege las baterías. Las baterías están situadas para recoger la energía del sistema.

 

Según la tecnología y el tipo de célula que se prefiera, el panel solar puede ser de diferentes tipos. Estos son

 

• Paneles de doble cara: Paneles que recogen la luz solar de las superficies posterior y anterior. Suele preferirse en superficies en las que se refleja el sol para aumentar la eficiencia energética total.
• Paneles de película fina: El coste de producción de estos paneles, que funcionan muy bien en condiciones de poca luz, es bajo. Su eficiencia oscila entre el 10% y el 12%. Aunque tiene una estructura flexible, sigue estando compuesto por materiales semiconductores de capa fina.
• Paneles policristalinos: Los paneles policristalinos con una eficiencia que oscila entre el 15% y el 17% suelen ser los preferidos en grandes superficies. En su producción se utiliza más de un cristal de silicio.
• Paneles monocristalinos: Aunque su coste es elevado, estos paneles, que ofrecen una alta eficiencia, siguen teniendo una gran producción de energía. Los paneles monocristalinos, cuya eficiencia aumenta hasta un 22%, ofrecen la ventaja de un uso a largo plazo.

 

¿Cómo funcionan los paneles solares?

 

Mientras que estos paneles convierten la energía recibida del sol en electricidad, estos sistemas, que crean el efecto fotovoltaico, funcionan con reacciones físicas y químicas. En resumen, los fotones de la luz solar inciden en los materiales semiconductores del panel y así se liberan electrones. Tras este proceso, se genera corriente eléctrica. A continuación encontrará información detallada sobre el funcionamiento de los paneles solares.

 

• Células fotovoltaicas: Estas células son el elemento principal del panel solar. Se fabrican utilizando silicio, uno de los materiales semiconductores. Aunque tiene una estructura especial, su característica más importante es que interactúa con las partículas de fotones y tiene la capacidad de liberarlas.
• Proceso de absorción de la luz: Las partículas de luz procedentes del sol inciden primero en las células fotovoltaicas. A continuación, estas luces son absorbidas por el material semiconductor. Si el nivel de energía de los fotones, es decir, de las partículas de luz, es elevado, se movilizan electrones.
• Proceso de liberación de electrones y generación de corriente: Los electrones se liberan cuando los fotones inciden en las células fotovoltaicas. Los electrones que se mueven en las capas semiconductoras de tipo N y P generan entonces corriente. Al desplazarse hacia las capas, se genera tensión entre los dos extremos de los paneles.

• Transporte de la corriente eléctrica: Una vez liberados los electrones, la corriente resultante comienza a ser transportada fuera del panel. La corriente eléctrica resultante se recoge a través del circuito eléctrico y comienza a estar lista para su uso. La alta eficiencia se consigue cuando el sistema de paneles combina múltiples células fotovoltaicas. Además, aunque cada célula produce unos pocos vatios de electricidad, se producen mayores niveles de potencia tras juntarse.

• Conversión de corriente: La electricidad generada se presenta inicialmente en forma de CC, es decir, corriente continua. Sin embargo, la electricidad preferida en los espacios vitales y lugares de trabajo se prefiere como CA, es decir, corriente alterna. Por lo tanto, la corriente continua debe convertirse en corriente alterna. Esta conversión se completa a través de la máquina llamada inversor en el panel.

• Almacenamiento de energía: Se pueden utilizar baterías opcionales para almacenar el exceso de energía de los paneles solares. Gracias a las baterías, el exceso de electricidad se almacena y guarda en los periodos en que no hay sol.

 

Principio de funcionamiento de los paneles solares

 

El principio de funcionamiento de los paneles solares es convertir los fotones que llegan del sol en energía eléctrica. En las células fotovoltaicas, el proceso se completa con la corriente eléctrica que se produce como resultado de la interacción entre fotones y electrones, como se ha indicado anteriormente. La electricidad resultante se presenta inicialmente en forma de corriente continua. Gracias al dispositivo inversor de los paneles, esta electricidad se convierte en corriente alterna y ya está disponible. La energía sobrante puede almacenarse en baterías o venderse a la red.

 

Estos paneles, que tienen muchas áreas de uso, se han hecho un hueco en las instalaciones domésticas y comerciales. Además, los paneles solares, que encontramos en actividades agrícolas, también se prefieren en aplicaciones fuera de la red. En otras palabras, pueden aplicarse para satisfacer las necesidades de electricidad en zonas rurales donde no hay red eléctrica. Por último, ahora existen paneles portátiles. Su popularidad sigue aumentando día a día como fuente de energía renovable en caravanas o campamentos.

¿De qué materiales están hechos los paneles solares?

 

Las células fotovoltaicas son la base de los paneles solares. Las células fotovoltaicas son el componente más básico de la fase de generación de electricidad. Además, los materiales utilizados en la construcción de los paneles afectan a la durabilidad, la eficiencia y el tiempo de uso de estas células. Aparte de las células fotovoltaicas, a continuación se ofrece información sobre los materiales con los que se fabrican los paneles solares soportados por algunos materiales estructurales;

 

• Células fotovoltaicas: Se define como la dinamo de los paneles solares. Convierte la luz directamente en energía eléctrica. Está fabricada con materiales semiconductores. En este contexto, las monocristalinas se producen a partir de silicio monocristalino. Tienen un alto rendimiento y permiten un uso a largo plazo. Las siliconas policristalinas son de bajo coste, pero su eficiencia es ligeramente baja. En lugar de silicio se utilizan materiales de película fina.

• Cristal protector: En la cara frontal de los paneles hay un cristal fabricado especialmente. Este material en forma de vidrio templado está diseñado para transmitir el haz al máximo nivel. Por otra parte, también funciona para proteger las células fotovoltaicas de factores externos. Al tiempo que muestra una gran resistencia, sigue protegiendo la superficie exterior de los paneles durante muchos años.

• Material encapsulante: Entre el vidrio y las células se deja un encapsulante, es decir, una capa de revestimiento, para proteger las células. Este material protege las células de todos los factores ambientales. Se fabrica con materiales como EVA o PVB. Además de garantizar el buen funcionamiento de las células, también proporciona un soporte estructural.
• Marco metálico: Se utiliza para fijar los sistemas de paneles. Generalmente se fabrica con material de aluminio. Proporciona resistencia mecánica a la vez que facilita el tiempo de montaje del panel. La razón por la que es de aluminio es que proporciona resistencia contra la corrosión. También ofrece la ventaja de la durabilidad durante la instalación y el transporte de los paneles.
• Lámina posterior: La parte trasera de los paneles se cubre con una lámina posterior, es decir, Backsheet, para protegerla de los factores ambientales. El material de la lámina posterior es un plástico aislante. La lámina posterior, que protege las células de la humedad y de todos los demás factores, especialmente de los rayos UV, también permite utilizar los paneles a largo plazo. El material de revestimiento más utilizado en la actualidad se conoce como TPT.

• Caja de conexiones: La caja de empalmes se utiliza para transportar la electricidad generada en los paneles a circuitos externos. La principal tarea de esta caja que conecta el panel a los sistemas eléctricos es gestionar la corriente eléctrica. Contiene cables que transportan la CC, es decir, la corriente continua generada en el panel. Aquí también se encuentran los diodos. Además, protege los paneles contra las sobrecargas eléctricas.

• Cables y diodos: Los materiales conductores garantizan el transporte de la electricidad generada hasta la red y las baterías. Gracias a las finas tiras metálicas, que pueden ser de cobre o plata, el panel sigue funcionando de forma más eficiente.
• Materiales semiconductores: Los materiales semiconductores, componentes básicos de las células, tienen la capacidad de conducir la electricidad. Cuando la luz del sol incide sobre este material, se liberan electrones y se produce la formación de corriente. El material semiconductor más utilizado es el silicio. Es muy eficaz y duradero. El teluro de cadmio se utiliza en paneles de película fina. El cobre, el indio, el galio y el seleniuro son algunos de los materiales semiconductores utilizados en los paneles de película fina.

 

Estos materiales deben seleccionarse cuidadosamente para garantizar una larga vida útil, un funcionamiento eficaz y la durabilidad del panel. Porque la preferencia de materiales de alta calidad garantiza el funcionamiento estable de los paneles durante muchos años. Además, no hay que olvidar que proporciona una protección total contra los factores ambientales.

 

¿Cómo calcular la eficiencia de los paneles solares?

 

El cálculo de la eficiencia de los paneles solares se realiza para comprender la eficacia con la que la energía recibida se convierte en energía eléctrica. La eficiencia se expresa en porcentaje, que muestra cuánta electricidad se produce a partir del rayo que incide sobre cada unidad de superficie del panel solar.

 

Para calcular el rendimiento, lo primero que hay que tener en cuenta es Pmax, es decir, la potencia máxima de salida. Este valor suele indicarse en W (vatios). Puede consultarse en la ficha técnica del panel. También se define como la mayor cantidad de electricidad que puede producir el panel en condiciones estándar. En esta fase, la potencia de la luz solar entrante también se incluye en los cálculos. Se acepta como 1000 vatios/metro cuadrado en condiciones de prueba estándar. El valor resultante se refiere a la potencia de la luz que incide en ángulo recto sobre la superficie del panel. La superficie del panel también se incluye en los cálculos.

 

El siguiente ejemplo puede servir para calcular la eficiencia de los paneles solares;

 

• Las dimensiones del panel son 1,6 metros de largo y 1 metro de ancho
• Con una potencia de salida de 300 vatios
• En un panel con una potencia solar de 1000 vatios/metro cuadrado, la superficie del panel es de 1,6 metros x 1 m = 1,6 metros cuadrados.

 

La eficiencia se calcula dividiendo la potencia de salida por la potencia de la luz solar y multiplicando por 100. En este caso, el valor resultante será 18,75.

 

¿Dónde se utilizan los paneles solares?

 

Las áreas de uso de los paneles solares se extienden día a día. También se han diversificado las aplicaciones de estos paneles, preferidos en distintos ámbitos para satisfacer las necesidades energéticas de forma sostenible. Mientras que el uso doméstico se generaliza, es posible encontrar paneles de energía solar en tejados. Gracias a estos paneles colocados en el tejado de las casas, se genera electricidad y se cubren las necesidades energéticas. El excedente de energía resultante puede venderse a la red. También se puede preferir como sistema de calentamiento de agua para uso doméstico.

 

Los paneles solares también son preferidos en zonas comerciales e industriales. Estos sistemas, que se utilizan para reducir los costes energéticos en las fábricas, cubren las necesidades de energía eléctrica de la fábrica durante la fase de producción. Además, los edificios comerciales como hoteles, centros comerciales y edificios de oficinas también pueden preferir estos sistemas para reducir el consumo. En general, los sistemas de energía solar se centran hoy en día en obtener la certificación de edificio ecológico.

 

Es sabido que el sector de la agricultura y los invernaderos también incluye el uso de paneles. La energía solar se utiliza en este sector para cubrir las necesidades de electricidad de las máquinas y para hacer funcionar las bombas de agua. La energía solar también se utiliza para calentar los invernaderos. En las zonas rurales, cuando no hay acceso a la red eléctrica, se instalan paneles de energía solar y se aprovecha la radiación solar.

 

Las centrales fotovoltaicas son otros ámbitos en los que se utilizan estos paneles. Las centrales que funcionan con células convierten la radiación que reciben directamente en energía eléctrica. Esta energía generada se transfiere a la red y luego se pone a disposición de los proveedores de servicios públicos para su distribución. Además, las CSP, o centrales de energía solar concentrada, concentran los rayos utilizando espejos y lentes. Esta aplicación es la preferida para la generación de energía eléctrica a gran escala.

 

Ahora, los paneles solares también se han hecho un hueco en el sector del transporte. En este contexto;

 

• Gracias a la energía solar, se utilizan drones que pueden permanecer en el aire durante mucho tiempo y volar sin tripulación. Además, también se han empezado a desarrollar aviones propulsados por energía solar.
• Los paneles solares ocupan un lugar importante en la industria marítima. La energía solar es una fuente muy económica para la propulsión eléctrica de barcos y botes. Gracias a estas aplicaciones se reducen los costes de combustible y se garantiza un transporte seguro sin dañar el medio ambiente.
• Una vez más, los vehículos impulsados por energía solar pueden recorrer grandes distancias. Los paneles solares se utilizan para cargar las baterías de los vehículos eléctricos.

 

Los paneles solares se definen como una fuente de energía muy importante para las tecnologías espaciales. Porque la luz solar está constantemente presente en el espacio y, por tanto, los satélites están expuestos a una luz solar ilimitada en el espacio. Por tanto, puede decirse que es una fuente de energía muy adecuada. Una vez más, los paneles pasan a primer plano para satisfacer las necesidades energéticas de grandes estructuras, como las estaciones espaciales.

 

Gracias a los paneles solares, el número de aparatos que funcionan con energía solar es cada vez mayor. Con la energía solar, que se ha generalizado en un área seria desde bolsos a proyectores, desde ventiladores a relojes;

 

• Cargadores
• Lámparas
• Relojes
• Cámaras
• Proyectores
• Se pueden cargar aparatos como sistemas de calefacción y refrigeración.

 

¿Cómo reducir la factura eléctrica con paneles solares?

 

Se puede reducir la factura de la luz con paneles solares o producir electricidad utilizando directamente la energía solar. Convertir el rayo del sol en energía eléctrica supone un importante ahorro. Además, el coste de la electricidad sigue disminuyendo a largo plazo.

 

En primer lugar, estos paneles convierten la energía solar en electricidad para satisfacer las necesidades de electricidad de los hogares o lugares de trabajo. También se reduce la cantidad de electricidad que se toma de la red. Como la electricidad producida por el panel se utiliza directamente en los días más soleados, el consumo que se reflejará en la factura también disminuirá. Como estos paneles, que producen electricidad muy eficiente durante el día, reducen la dependencia de la red, la factura de la luz sigue disminuyendo.

 

La factura de la luz también puede reducirse vendiendo electricidad a la red. En los días nublados o por la noche, cuando hay que comprar electricidad, se puede utilizar el exceso de energía vendida a la red. También se puede almacenar gracias al sistema de baterías. Gracias a las baterías que almacenan la energía producida por los paneles durante el día, se puede utilizar cuando el consumo de electricidad es elevado. Esto reducirá la factura de la luz.

 

Contribución de los paneles solares al medio ambiente

 

Entre las tecnologías más importantes figuran los paneles solares, que contribuyen gravemente al medio ambiente. Estos paneles, que protegen el ecosistema y los recursos naturales, también reducen las emisiones de carbono. Los paneles solares, que reducen el consumo de agua al tiempo que mejoran la calidad del aire, también reducen los costes de transporte y los residuos. Y lo que es más importante, es una tecnología que llama la atención en la lucha contra el cambio climático.

 

• Reduce los costes de transporte: Al poder producirse localmente, puede utilizarse inmediatamente en lugares donde se necesite electricidad. Esto reduce las pérdidas de energía que se producirán durante el transporte de combustibles.
• Reduce los residuos: Los residuos de petróleo, las cenizas de carbón y otras sustancias nocivas causan grandes daños al medio ambiente. Sin embargo, aunque en la producción de energía solar no se producen residuos nocivos, contribuye más al medio ambiente gracias a su producción a partir de materiales reciclables.
• Protege los ecosistemas: Por desgracia, los hábitats naturales se destruyen cuando se liberan combustibles fósiles. Muchas especies vegetales y animales se ven afectadas negativamente por esta situación. Sin embargo, gracias a la energía solar, al tiempo que se reducen los efectos sobre la vida natural, también se protegen los hábitats.
• Mejora la calidad del aire: Tras la combustión de combustibles fósiles, surgen dióxido de azufre, partículas y nitrógeno. Estas sustancias contaminan gravemente el aire. Cuando se utiliza energía solar en lugar de combustibles fósiles, la contaminación atmosférica disminuye. Además, la disminución de sustancias nocivas liberadas a la atmósfera supone una disminución de la lluvia ácida.
• Reduce el consumo de agua: Los paneles solares no necesitan agua mientras generan energía. Esto supone una gran ventaja medioambiental en regiones donde los recursos hídricos son más problemáticos.
• Protege los recursos naturales: La energía solar, que no contamina el medio ambiente porque es una fuente de energía renovable, es eficaz para proteger los recursos subterráneos e hídricos.
• Reduce las emisiones de carbono: Gracias a que los paneles solares no crean emisiones de carbono mientras generan electricidad, se producen cero emisiones de carbono. Además, como también disminuirán los gases de efecto invernadero, se contribuye de forma importante a la lucha contra el cambio climático.

 

Proceso y coste de la instalación de paneles solares

 

El proceso de instalación de paneles solares consta de más de una etapa. El coste varía en función de muchas situaciones. En el proceso preliminar de preparación e investigación, se determinan las necesidades y luego se obtiene el permiso según los permisos y normativas locales. A continuación, se decide la selección de paneles y el tamaño del sistema. La selección de paneles puede hacerse entre más de un tipo. Además, el tamaño del sistema se calcula en función de la potencia necesaria. Durante la fase de instalación, se inicia la fase de toma de decisiones recibiendo ofertas de empresas contratistas o empresas de energía solar.

 

En la instalación de paneles solares, primero se realiza el proceso de montaje. Tras la instalación del panel en las zonas designadas, se completan las conexiones eléctricas y se prueba el sistema. Además, la colocación de los paneles en el ángulo correcto implica una alta eficiencia energética. Tras la instalación, el sistema se pone en marcha obteniendo los permisos de las autoridades locales. El proceso de obtención de permisos no es válido para todas las regiones. Al analizar el coste, se tienen en cuenta los siguientes criterios;

• Tipo de panel solar
• Tamaño del sistema
• Costes laborales
• Gastos de instalación
• Costes de equipamiento
• Incentivos públicos

 

Si nos fijamos en el coste medio;

 

• A partir de 50 mil liras en sistemas de paneles de pequeña escala
• A partir de 75 mil liras en sistemas de tamaño medio
• En sistemas a gran escala, pueden darse cifras a partir de 80 - 90 mil liras.

 

Incentivos y ayudas del Gobierno a los paneles solares

 

Algunos incentivos gubernamentales pueden pasar a primer plano en los paneles solares. Las ayudas financieras que se conceden para fomentar este tipo de inversiones suelen reflejarse en forma de deducciones fiscales y por inversión. Por ejemplo, hay descuentos del IVA para los materiales necesarios en la instalación de sistemas de paneles. Además, se pueden organizar programas de subvenciones en el ámbito de los incentivos y préstamos fuertes. Una vez más, las instituciones financieras y los bancos pueden ofrecer paquetes especiales de préstamos para inversiones en energía solar. Estos préstamos con tipos de interés bajos deben seguirse al día.

 

En nuestro país, existe la aplicación YEKDEM para apoyar la generación de electricidad. En el marco de esta aplicación, se garantiza un precio de compra fijo durante un determinado periodo de tiempo para la electricidad generada a través de centrales eléctricas. Esta es una de las actividades que satisfacen a los inversores. A veces, los ayuntamientos también pueden aplicar programas especiales de incentivos en el ámbito de los incentivos locales.