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GENERALIDADES DEL SISTEMA
El sol puede proporcionar energía suficiente para dar electricidad a todo el planeta. Pero no puede hacerlo directamente. Los paneles solares son el intermediario que hace que la luz solar nos sirva de energía. Su diseño es simple, muy eficaz y permite el autoconsumo, lo que fomenta la sostenibilidad. En un futuro próximo, los paneles generarán electricidad incluso de noche.
Una sola hora de sol bastaría para abastecer las demandas energéticas de la humanidad durante todo un año. La afirmación no es exagerada y explica mejor de lo que lo haría cualquier gráfica, la importancia de que el ser humano sea capaz, a través de diferentes procesos, de convertir en energía eléctrica lo que el sol regala. La energía solar como alternativa de futuro para la humanidad.
Pero ¿cómo se lleva a cabo ese proceso casi milagroso? A través de dos sencillas instalaciones: las instalaciones solares de paneles fotovoltaicos (más conocidas como placas o paneles solares) y las térmicas. Ambas son diferentes y están formadas por equipos también distintos.
Para comprender bien lo que son estas placas fotovoltaicas lo mejor es retroceder unos años (incluso algún siglo). “Hablamos de una energía del siglo XXI, aunque en realidad se descubrió a finales del siglo XIX. Y fue durante el siglo XX cuando empezó a desarrollarse”. “En 1920, Albert Einstein ya descubrió el efecto fotovoltaico y por ello se llevó el Nobel un año después”.
¿CÓMO FUNCIONA ESTE EFECTO?
Se trata de un fenómeno físico que consiste en la emisión de fotoelectrones por un material cuando este recibe energía lumínica. “Este fenómeno posibilita que explotemos la energía solar para producir electricidad”, dice Íñigo Ramírez González, investigador en energía solar fotovoltaica de la Universidad Politécnica de Madrid.
Conociendo este concepto, ahora es importante explicar qué es una instalación solar fotovoltaica. Se trata de una estructura rectangular con una unidad básica de transformación que es la célula solar y que mide aproximadamente 10 centímetros cuadrados. Un panel une sobre una plancha varias de estas células, que se recubren con un plástico llamado EVA. Se trata de un tipo de polietileno formado por varios compuestos (etileno y acetato de vinilo) que es uno de los grandes aliados de la industria fotovoltaica. ¿Por qué? Porque este polímero puede aguantar condiciones y temperaturas extremas y, además, permite que pase la luz, pero no los rayos ultravioletas, más dañinos para la piel.
Un panel solar está formado por unas 60 células, aunque este tamaño varía según los fabricantes, y su grosor es de alrededor de cuatro centímetros. Íñigo Ramírez puntualiza: “La energía que producen es de corriente continua y nosotros en nuestras casas la usamos alterna, por lo que los paneles tienen también un elemento imprescindible que es el inversor, capaz de transformar la corriente para que podamos utilizar esa energía”.
EL SILICIO DESDE 1954
Las primeras células fotovoltaicas se desarrollaron en 1954. Daryl Chapin, ingeniero electrónico; Gerald Pearson, físico, y Calvin Fuller, químico, los tres investigadores de los laboratorios estadounidenses Bell, presentaron al mundo su gran descubrimiento: se trataba de la primera célula que captaba energía del sol y con ella se podía hacer funcionar un transistor. Aquella célula tenía una particularidad: era de silicio. “Precisamente ese es el material fundamental que absorbe la luz del sol y a través del cual esa luz se transforma en electricidad. Es un semiconductor con unas características muy buenas para fabricar células solares y muy abundante en la tierra, además de barato”, explica Ramírez.
La fotovoltaica es una fuente de energía que ha ido adquiriendo más y más importancia con el paso de los años. Antes de los 70 su uso era meramente aeroespacial, pero a partir de ese momento, bajó a la Tierra. Es modular, es decir, su eficiencia no depende de su tamaño, por lo que es escalable y se puede ubicar en el hogar.
Sin embargo, en países como España su uso aún es eminentemente industrial. “Los más de 10.000 megavatios (MW) de potencia fotovoltaica instalados en el país abastecen fundamentalmente a empresas y naves industriales”, explica el jefe del Departamento Solar del IDAE. Aún nos falta mucho para llegar a China, la mayor potencia mundial en energía fotovoltaica.
¿CÓMO FUNCIONAN LOS PANELES SOLARES?
Así se exprime la energía del Sol
Resumiendo mucho y simplificando, el proceso es el siguiente:
Los rayos solares chocan contra unas placas compuestas por materiales semiconductores que trasforman la energía recibida en electricidad.
Las encargadas de realizar esta transformación son las llamadas celdas solares. Forman los paneles solares y son pequeñas células hechas de silicio cristalino o arseniuro de galio.
Los paneles solares son dispositivos diseñados con tecnología de punta que, por medio de pequeñas células fotovoltaicas, captan la energía del sol y la convierten en corriente eléctrica para ser usada en tu hogar o negocio, y así cubrir la demanda de energía que haces actualmente a CFE. Sin embargo, esto no podrían hacerlo por si solos los paneles solares, sino que se requieren distintos componentes, mismos que se calculan según las características del tu proyecto, de tal manera que este funcionen de forma óptima y cubran así el consumo energético que se requiere.
Por otro lado, existente diferentes tipos de sistema de paneles solares, sin embargo, en este artículo nos enfocaremos principalmente en explicar las características de los sistemas de paneles solares interconectados a la red eléctrica.
¿Qué es un sistema interconectado a la red de CFE?
Un sistema de paneles solares interconectados, hace referencia a un sistema de co-generación de energía que está interconectados a la red eléctrica de CFE. De esta manera, la energía que se produce por medio de los paneles solares, es usada directamente en el inmueble, mientras que el excedente es enviado a la red eléctrica cuando la producción es mayor que la demanda.
Componentes de un sistema interconectado
A continuación, te compartimos un listado de los principales componentes de un sistema de paneles solares interconectado a la red:
• Módulos fotovoltaicos: son el elemento primordial del sistema, ya que son los encargados de captar la energía del sol a través de pequeñas fotoceldas. Existen en el mercado diferentes tipos de paneles solares, clasificados ya sea por su potencia, rendimiento, dimensiones, marcas, etc.
• Inversor solar: Es el encargado de convertir la corriente continua de la instalación en corriente alterna. Al igual que los paneles solares, existen también diferentes tipos de inversores que son seleccionados dependiendo de las características del sistema diseñado por el equipo de ingeniería.
• Estructura: Existen diferentes tipos de estructuras donde son colocados los paneles solares, de forma que queden a la altura e inclinación necesarias para captar la energía del sol de manera óptima.
• Material eléctrico: Para la correcta instalación del sistema se requieren de diferente material eléctrico y cableado con el que se conectará el sistema tanto a la red de CFE como al sistema eléctrico del inmueble.
• Protecciones térmicas: Evita que una sobrecarga de voltaje dañe los componentes del sistema.
• Monitoreo WiFi: Con esta aplicación podrás conocer en tiempo real la energía que es generada e inyectada a la red de CFE por medio de los paneles solares.
• Medidor Bidireccional: Finalmente, al realizar la instalación del sistema, el medidor regular es sustituido por un medidor bidireccional que registra 1: la energía consumida a CFE y 2: la energía excedente que se regresa a la red.
De esta manera, se integran todos los componentes dentro de un sistema diseñado e instalado por ingenieros especializados en energías renovables, lo cual a su vez aseguran el correcto funcionamiento y generación de energía en tu proyecto.
¿Cómo funciona el sistema de paneles solares interconectados a CFE?
Ahora conocemos lo que es un sistema fotovoltaico interconectado y sus componentes, por tanto será más sencillo explicar el funcionamiento:
1. Los paneles solares captan la energía del sol.
2. El inversor solar convierte la energía directa en corriente alterna.
3. La energía que convierte el inversor se conecta al centro de carga principal de la finca, de manera que se pueda distribuir de manera general.
4. El excedente de energía es inyectado a la red de CFE mediante el medidor bidireccional.
5. Con tu monitoreo WiFi podrás identificar la energía que produce tu sistema de paneles solares.
6. De esta manera, se ve reflejado un significativo ahorro en el pago de la energía eléctrica.
