Cómo funciona el sistema fotovoltaico

Un sistema fotovoltaico es el conjunto de equipos que sirven para aprovechar la energía solar y convertirla en electricidad. Estos sistemas se basan en la capacidad que tienen las celdas fotovoltaicas de transformar la luz solar en energía eléctrica.

Si el sistema se halla conectado a la red eléctrica, esta energía se transforma en corriente alterna por el uso de un inversor, siendo finalmente utilizada en la industria o en los hogares; de ahí su importancia como energia renovable.

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Como funciona un sistema fotovoltaico?

La energía eléctrica generada por un sistema fotovoltaico depende del número de horas que el sol esté brillando sobre un panel solar, así como también depende de los módulos que han sido instalados, la orientación, inclinación, la radiación solar que llegue, la calidad de la instalación y la potencia nominal.

Las celdas fotovoltaicas son los dispositivos por medio de los cuales se absorbe la energía del sol. Estos elementos de un sistema fotovoltaico son capaces de generar energía eléctrica aprovechando la luz solar que incide sobre ellos. Las celdas deben estar confeccionadas en material semiconductor, que funciona recibiendo fotones provenientes del sol. El material más utilizado es el silicio.

Reacción fotovoltaica

Cuando los fotones emitidos por la luz del sol entran en contacto con los átomos ubicados en las celdas, se produce un flujo de electrones. Estos electrones liberados empiezan a circular por medio del material semiconductor y se genera energía eléctrica.

El material semiconductor se encuentra dopado. Al estar expuesto a la radiación electromagnética del sol, un fotón se desprende y golpea contra un electrón y los “arranca”, formando un hoyo en el átomo. En condiciones normales, el electrón vuelve a encontrar un espacio para llenarlo y la energía del fotón se disipa en forma de calor.

En el caso de la reacción fotovoltaica, la célula obliga a los electrones y a los hoyos a ir avanzando hacia el lado opuesto del semiconductor, en lugar de recombinarse en él. Esto produce un potencial diferencial y genera tensión entre ambas partes del material, como sucede en las pilas o baterias.

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En resumen, una célula fotovoltaica equivale a un generador de energía al que se le añade un diodo.

Absorción de fotones que producen electricidad

Para que la célula sea práctica, es necesario colocar contactos eléctricos (para extraer la energía), un revestimiento que proteja la célula pero al mismo tiempo deje pasar la luz y un anti reflectante que garantice la absorción de fotones, entre otros elementos.

Por medio de este sistema, la energía que se genera se inyecta a una red eléctrica y de allí se dispone de la misma cuando sea necesario. Otra opción es crear un sistema isla, permitiendo electricidad en lugares donde la red eléctrica no puede acceder.

Partes del sistema fotovoltaico

  • Generador solar: Se compone por el grupo de paneles fotovoltaicos, encargados de captar la radiación luminosa del sol y transformarla en corriente continua.
  • Acumulador: Es el dispositivo que almacena la energía que se produce por el generador. Con el acumulador se puede disponer de electricidad en horas que no hay luz o en los días nublados.
  • Regulador de carga: Evita las descargas excesivas o las sobrecargas hacia el acumulador, porque esto produce daños irreversibles. Además asegura que el sistema funcione con la mayor eficiencia siempre.
  • Inversor: Cambia la corriente continua almacenada dentro del acumulador en corriente alterna (230 V).

Capacidad de producción de un sistema fotovoltaico

Actualmente, la capacidad total que se ha instalado de sistemas fotovoltaicos a nivel mundial supone una fracción importante de todo el mix eléctrico. Por ejemplo, en la Unión Europea, cubre en promedio el 3,5 % de la demanda eléctrica; puede alcanzar hasta un 7 % en épocas de más producción.

En países como Alemania, Reino Unido o España ha alcanzado valores mayores al 10 %, igualmente en Japón o en regiones que reciben mucho sol, tal es el caso de California, en Estados Unidos.

La producción obtenida en un año de energía eléctrica por medio este tipo de fuente de energía equivalía para el 2015 a 184 TWh a nivel mundial, una cantidad suficiente para cubrir los requerimientos energéticos de millones de hogares, lo que se traduce al 1% de la demanda a nivel mundial de energía eléctrica.

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