Paneles Solares

Los paneles solares fotovoltaicos de estas imágenes, pueden cargar baterías de 12V hasta a mas de 9 amperios bajo el sol directo.

Todos sabemos que es posible convertir la energía solar en energía eléctrica mediante el uso de celdas solares agrupadas en paneles solares fotovoltaicos. Un panel solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término comprende a los colectores solares utilizados para producir agua caliente (usualmente doméstica) y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad.

Paneles fotovoltaicos

Los paneles fotovoltaicos están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas, del griego "fotos", luz. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico por el que la energía luminosa produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico capaz de generar una corriente.

Los paneles fotovoltaicos, además de producir energía que puede alimentar un red eléctrica terrestre, pueden emplearse en vehículos eléctricos y barcos o yates solares. Lo mejor de estas técnicas se reúne en competiciones como la Solar Splash^[1] en América del Norte, o la Frisian Nuon Solar Challenge^[2] en Europa.

El problema más importante con los paneles fotovoltaicos es el alto costo. El precio del silicio usado para la mayor parte de los paneles ahora está tendiendo a subir. Esto ha hecho que los fabricantes comiencen a utilizar otros materiales y paneles de silicio más delgados para bajar los costos de producción.

Debido a economías de escala, los paneles solares se hacen menos costosos según se usen y fabriquen más. A medida que se aumenta la producción, los precios continuarán bajando en los próximos años. El área de mayor crecimiento lo forman los sistemas conectados a la red pública (grid tied systems). En los Estados Unidos, con incentivos de los estados, compañías eléctricas y (en 2006 y 2007) del gobierno federal, el crecimiento continuará.

Los programas de contadores conectados a red (net metering) permiten a los usuario recibir una compensación por cualquier energía extra que incorpore a la red. La mayor parte de este sistema compra la energía al mismo precio de venta, aunque algunas compañías la compran a un precio cercano a 1/3 de lo que cobran. Como contraste, en Alemania se ha adoptado un sistema extremo de net-metering para incentivar el crecimiento del mercado de las energías renovables, de forma que se paga ocho veces lo que la compañía cobra. Este alto incentivo ha creado una enorme demanda de paneles solares en ese país.

Agua caliente solar

Un calentador solar de agua usa la energía del Sol para calentar un líquido, el cual transfiere el calor hacia un compartimento de almacenado de calor. En una casa, por ejemplo, el agua caliente sanitaria puede ser calentada y almacenada en un depósito de agua caliente.

Los paneles tienen una placa receptora y tubos por los que circula líquido adheridos a ésta. El receptor (generalmente recubierto con una capa selectiva oscura) asegura la transformación de radiación solar en calor, mientras que el líquido que circula por los tubos transporta el calor hacia donde puede ser utilizado o almacenado. El líquido calentado es bombeado hacia un aparato intercambiador de energía (una bobina dentro del compartimento de almacenado o un aparato externo) donde deja el calor y luego circula de vuelta hacia el panel para ser recalentado. Esto provee una manera simple y efectiva de transferir y transformar la energía solar.

Precio de paneles solares fotovoltaicos

El precio de los paneles fotovoltaicos no ha variado significantemente desde el año 2005, pues la venta al por mayor oscila entre $4 a $6 USD cada vatio. Como la cantidad de producción aumenta, los precios probablemente continúen bajando. Así, un panel de 60 vatios podría costar entre $240 a $360 USD al por mayor (mas de 1000 paneles cada orden).

Los precios de venta al por menor, esto es, ordenes de menos de 1000 paneles, se usan para sistemas pequeños como aquellos que se usan en casas y establecimientos grandes y pequeños, cuestan alrededor de $12 a $15 USD por vatio. Por ejemplo, un panel de 60W cuesta entre $720 a $900 USD cada panel. Y entre $17 a $25 USD por cada vatio ya instalado.

Dependiendo del habito de consumo de cada persona y del tamaño del edificio a instalar estos paneles, usualmente una casa necesita desde 20, 25, 30, 35, 40 o mas paneles de 60W cada uno, aunque los hay de hasta 235W cada uno, pudiendo así utilizar menos paneles y son por supuesto mucho mas caros.

Cuantos paneles necesito para mi casa

El primer punto a tomar en cuenta son tus buenos habitos de uso de la electricidad. Será necesario reemplazar todos los focos incandescentes con focos ahorradores de energía "antes" de siquiera pensar en el uso de un sistema de energía solar.

Los focos ahorradores de energía consumen un promedio del 75% menos electricidad que los focos incandescentes. También, existen aparatos que por su naturaleza consumen mucha energía eléctrica y deben ser racionados en su uso, tales como el aire acondicionado, hornos de microondas, los electrodomésticos que operan con resistencia eléctrica tales como tostadoras, planchas, secadoras de cabello, etc.

Una forma sencilla de calcular la cantidad de paneles fotovoltaicos necesarios para tu casa es con tu ultimo recibo de luz. Busca en tu recibo el numero que te indica el promedio diario de consumo en kWh. Multiplica este numero por 1,000 y luego divide el resultado entre el promedio diario de horas de sol (digamos que son 10 horas diarias de sol). Ejemplo: si el numero que encontraste es 9.13 kWh entonces:

Finalmente, divide este último numero entre el número de Wats que genera cada panel solar, en este caso, cada panel es de 60 watts:

En resumen, si tu consumo diario promedio es de 9.13 kWh necesitas 15 paneles solares para proveer a tu casa de energía eléctrica. Pero claro, esto es para una persona que casi no consume electricidad. En los EEUU usualmente el promedio kWh por día va desde 30 a 200 kWh por día, lo cual sube el costo de los paneles y la instalación considerablemente.

La buena noticia es que tu puedes crear un sistema de energía solar escalable, esto es, puedes empezar con un sistema pequeño de 4 paneles solares e ir incrementando el numero de estos, mes a mes, o año tras año, hasta alcanzar el wattaje deseado.

Eso se logra gracias al uso de inversores solares que se conectan directamente a la línea ya existente de la electricidad de tu casa u oficina. Por cada juego de 4 paneles, requerirás un inversor solar de 250 watts.

Con los paneles solares correctamente instalados, en un área libre de sombra, y conectados a uno o mas inversores solares, podrás echar a andar tu medidor de luz hacia atrás durante el día cuando estés generando mas energía eléctrica de la que consumes. Ya en la noche, tu medidor funcionara en forma normal (hacia adelante). Básicamente, durante el día este sistema solar provee electricidad a la compañía de luz, la cual te es devuelta durante la noche.

Teoría y Construcción

Silicio cristalino y Arseniuro de galio son la elección típica de materiales para celdas solares. Los cristales de Arseniuro de galio son creados especialmente para uso fotovoltaico, mientras que los cristales de Silicio están disponibles en lingotes estándar más baratos producidos principalmente para el consumo de la industria microelectrónica. El Silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversión, pero es también de menor costo.

Cuando es expuesto a luz solar directa, una celda de Silicio de 6cm de diámetro puede producir una corriente de alrededor 0,5 amperios a 0,5 voltios (equivalente a un promedio de 90 W/m², en un rango de usualmente 50-150 W/m², dependiendo del brillo solar y la eficacia de la celda). El Arseniuro de Galio es más eficaz que el Silicio, pero también más costoso.

Los lingotes cristalinos son cortados en discos finos como una oblea, pulidos para eliminar posibles daños causados por el corte. Se introducen dopantes (impurezas añadidas para modificar las propiedades conductoras) dentro de las obleas, y se depositan conductores metálicos en cada superficie: una fina rejilla en el lado donde da la luz solar y usualmente una hoja plana en el otro.

Los paneles solares son construidos con estas celdas cortadas en forma apropiada. Para protegerlos de daños en la superficie frontal causados por radiación o por el mismo manejo de éstos se los enlaza en una cubierta de vidrio y se cimentan sobre un sustrato (el cual puede ser un panel rígido o una manta blanda). Se realizan conexiones eléctricas en serie-paralelo para determinar el voltaje de salida total. La cimentación y el sustrato deben ser conductores térmicos, ya que las celdas se calientan al absorber la energía infrarroja que no es convertida en electricidad. Debido a que el calentamiento de las celdas reduce la eficacia de operación es deseable minimizarlo. Los ensamblajes resultantes son llamados paneles solares o grupos solares.

Un panel solar es una colección de celdas solares. Aunque cada celda solar provee una cantidad relativamente pequeña de energía, muchas de estas repartidas en un área grande pueden proveer suficiente energía como para ser útiles. Para obtener la mayor cantidad de energía las celdas solares deben apuntar directamente al sol.

Se dice que si un cuarto de los pavimentos y edificios de las ciudades estadounidenses fueran convertidos en paneles solares incorporados, estos proveerían suficiente energía para esa nación.

2. En la mayoría de situaciones, elabora paneles de 36 o 72 celdas solares y conéctalas en serie. 36 celdas te dan 17.5 o 18 volts aproximadamente, y 72 celdas te dan el doble. Estos paneles son muy útiles, encontraras muchos productos que igualen su salida en cuanto a potencia. Por ejemplo, si deseas usar un controlador de carga para almacenar la energía en baterías de autos o camiones, estos controladores de carga normalmente están disponibles en 12 o 14 volts, lo que iguala al voltaje de tus paneles solares de 18 o 36 volts ya que el voltaje de tus paneles debe ser 1.5 veces mayor que el voltaje de la batería que intentas cargar.

Conecta varios paneles en grupo si lo que deseas es conectarte a la red eléctrica ya existente en casa, en cuyo caso requerirás de inversores solares.

Si quieres convertirte en un diseñador de paneles serio, debes comprar un buen cautín que tenga temperatura ajustable. Recuerda que esta es una de las herramientas mas importantes para la construcción de paneles solares.

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Agua caliente solar

Precio de paneles solares fotovoltaicos

PRECIO DE LOS PANELES SOLARES

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Teoría y Construcción

Especificaciones por panel fotovoltaico

Véase también

Referencias