Paneles solares: precio, especificaciones, qué saber sobre la energía solar

yangna/iStock

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A medida que el mundo se esfuerza por reducir su dependencia de los combustibles fósiles y avanzar hacia formas de energía más sostenibles, la energía solar es algo que todos quieren aprovechar. Una fuente de energía perenne, la luz solar está disponible en la mayor parte del mundo durante períodos significativos del día.

Sin embargo, para recolectar esta energía, se necesita un equipo especializado, y los paneles solares son el método más utilizado. Si no sabe cómo funcionan, de qué están hechos o cuánta energía pueden generar, aquí hay una guía básica para comenzar.

Los paneles solares son dispositivos que convierten la luz en electricidad. Se llaman paneles solares porque, en la mayoría de las ocasiones, la luz del Sol, o Sol, como les gusta llamarlo a los astrónomos, es la forma de luz más abundante y de fácil acceso.

Un panel solar consta de una capa particular de celdas de silicio, un marco de metal en una carcasa de vidrio que tiene una película especial alrededor y conexiones que unen los componentes entre sí, formando una matriz. Las unidades más pequeñas dentro de un panel se llaman células solares o fotovoltaicas, cada una capaz de convertir la luz en electricidad.

Cuando se colocan en un panel, las células solares pueden recolectar más luz que incide en el área y convertirla en electricidad. Esta es la razón por la que a menudo se ven naves espaciales equipadas con grandes paneles solares diseñados para satisfacer las necesidades de energía eléctrica del vehículo espacial.

Los paneles solares pueden ser comunes hoy en día, pero su historia se remonta a más de 100 años. Antes de esto, se accedía a la energía del Sol para calentar agua y convertirla en vapor para impulsar la maquinaria.

Sin embargo, el científico francés Edmund Becquerel observó el efecto fotovoltaico (la generación de voltaje y corriente eléctrica en un material expuesto a la luz). A través de experimentos con celdas electrolíticas, estableció que la electricidad que fluye entre dos electrodos de platino recubiertos con cloruro de plata o bromuro de plata es ligeramente más fuerte a la luz del día que en la oscuridad. A la temprana edad de 19 años creó la primera celda fotovoltaica que podía convertir la luz en electricidad.

En 1883, Charles Fritts creó la primera célula solar utilizando el selenio semiconductor, recubriéndolo con una capa extremadamente fina de oro. El panel de Fritts también se instaló en una azotea en Nueva York, pero su alto costo y la eficiencia de conversión de energía del uno por ciento lo hicieron inviable a largo plazo.

Russell Ohl patentó por primera vez las celdas solares hechas con silicio, y el primer panel solar que usa celdas de silicio se creó en 1954. Estos paneles estaban destinados principalmente a producir energía para naves espaciales, pero también encontraron su aplicación en calculadoras en la década de 1970.

Un panel solar consiste en una gran variedad de células solares conectadas. Las células solares suelen estar hechas de silicio, el segundo material más abundante en el planeta después del oxígeno. Dado que el silicio es un semiconductor, puede actuar como aislante y conductor.

Dentro de una celda solar, el silicio se organiza en dos capas diferentes: el tipo P, que puede recibir electrones, y el tipo N, que puede ceder electrones. El silicio de tipo p se produce agregando átomos, como el boro o el galio, que tienen un electrón menos en su nivel de energía externo que el silicio, creando una vacante. El silicio de tipo n se obtiene al incluir átomos, como el fósforo, que tienen un electrón más en su nivel exterior que el silicio.

La capa de tipo N se coloca de cara a la luz solar, mientras que el tipo P se coloca debajo de la capa de tipo N.

Anthony Fernandez/ ACS

La luz del Sol viene en pequeños paquetes de energía llamados fotones que pueden hacer que la capa de tipo N pierda electrones. Estos se recogen en una capa de aluminio debajo, también conocida como lámina trasera. Los electrones que producen fluyen de un lado a otro, esto produce una corriente eléctrica, que puede fluir por los cables y salir de la celda solar hacia un dispositivo de almacenamiento.

La eficiencia de un panel solar es la cantidad de electricidad que puede producir a partir de la luz que incide sobre su superficie. La eficiencia del panel solar se determina bajo condiciones de prueba estándar (STC), donde la temperatura es de 25 grados centígrados y la irradiancia es de 1000 W/metro cuadrado. Este es el equivalente a la luz solar recibida en un día soleado por un panel solar inclinado. Una eficiencia del 20 por ciento significaría que un panel solar de un metro cuadrado producirá 200 vatios de electricidad.

En el mundo real, las condiciones se ven afectadas por una serie de factores como el viento, la humedad, la radiación ultravioleta, la exposición a productos químicos, etc., y la eficiencia real del panel es menor que la obtenida durante el STC. El material utilizado para fabricar la celda solar también puede aumentar la eficiencia de conversión de energía, con paneles solares monocristalinos que brindan la mayor eficiencia entre los paneles disponibles comercialmente.

Detrás de la escena comercial, los científicos han estado buscando aumentar la eficiencia de los paneles solares y, en los últimos tiempos, han logrado romper la barrera del 30 por ciento de eficiencia solar. Esto ha sido posible gracias al uso de perovskitas, cristales de titanato de calcio o materiales con arreglos estructurales y propiedades similares que pueden usarse para mejorar la eficiencia de las células solares.

La ventaja más significativa de usar paneles solares es la capacidad de aprovechar una fuente de energía renovable ilimitada y no contaminante. A medida que mejoremos nuestros métodos para recolectar la energía que incide en nuestro planeta todos los días, podremos hacer la transición a una fuente de energía limpia para todas nuestras necesidades futuras.

A diferencia de la fuente de energía convencional que requiere que uno esté conectado a la red para recibir un suministro ininterrumpido, al usar baterías, los paneles solares pueden darnos la libertad de permanecer en lugares lejanos y aún así tener fácil acceso a la energía. No es una sorpresa que los científicos recurrieran a la energía solar para impulsar naves espaciales que han viajado a Marte e incluso más allá en lugar de depender de la energía nuclear.

Una vez instalados, los paneles solares tienen una larga vida útil y necesitan muy poco mantenimiento. Los paneles solares deben mantenerse limpios para obtener la mayor eficiencia de conversión de energía, pero aparte de eso, no requieren mantenimiento, ya que no hay partes móviles en el proceso de generación de energía. El extremo del almacenamiento de energía requiere mantenimiento, pero el sistema por lo general hace más que pagar por sí mismo en los años de servicio.

Los usuarios en muchos lugares también pueden vender el exceso de energía generada por los paneles a las empresas de servicios públicos y ganar dinero por no hacer prácticamente nada una vez que se completa la instalación.

Sin embargo, la recolección de energía solar no es sencilla. Si bien el costo de generar energía solar se ha reducido considerablemente en los últimos años, el costo inicial de instalar un panel solar, especialmente a pequeña escala, sigue siendo razonablemente alto. Además de comprar los paneles, también es necesario comprar el inversor y la solución de almacenamiento de energía, que pueden ser bastante caros.

La recolección de energía solar también depende en gran medida de las condiciones climáticas. Aunque los paneles funcionan en condiciones de nubosidad, algunos días de lluvia o nieve pueden afectar sus reservas de energía. Para aquellos que necesitan calentar agua durante la noche en invierno, es posible que un panel solar no satisfaga la necesidad.

Convencionalmente, los paneles solares ocupan mucho espacio y, según el tamaño de su casa y las necesidades energéticas, es posible que deba averiguar algunos bienes inmuebles adicionales donde se puedan instalar. La eficiencia de los paneles solares domésticos también depende del tipo de techo y la dirección hacia la que se enfrenta. Con los avances tecnológicos, es posible comprar ventanas solares transparentes. Pero si desea comprar algo ahora, es posible que estos no proporcionen la eficiencia de conversión de energía que esperaría de ellos.

La instalación de grandes cantidades de paneles solares para hacer granjas solares se ha asociado con la compactación del suelo y el aumento de la erosión. Después de su vida útil, los paneles solares se han convertido en una preocupación ya que aún tienen que encontrar su camino hacia la economía del reciclaje, y tirarlos en los vertederos puede filtrar metales pesados ​​como plomo y cadmio en el suelo.

La innovación en el sector de la energía solar está dando un nuevo giro, con el uso de materiales más nuevos para fabricar paneles solares mejores y más baratos. Los paneles solares están configurados para tener un impacto significativo en la forma en que accedemos a la energía en el futuro.