Panel solar
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Un panel solar o módulu solar ye un dispositivu que capta la enerxía de la radiación solar pal so aprovechamientu. El términu entiende a los colectores solares, utilizaos usualmente pa producir agua caliente doméstica por aciu enerxía solar térmica, y a los paneles fotovoltaicos, utilizaos pa xenerar lletricidá por aciu enerxía solar fotovoltaica.
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Colector solar térmicu
Un calentador solar d'agua usa la enerxía del sol pa calecer un líquidu, que tresfier el calor escontra un depósitu acumulador de calor. Nuna casa, por casu, l'agua caliente sanitaria puede calecer y almacenase nun depósitu d'agua caliente.
Los paneles tienen una placa receptora y conductos, xuntaos a ésta, polos que circula líquidu. Esta placa ta xeneralmente recubierta con una capa selectiva de color negru. El líquidu calecíu ye bombiáu escontra un aparatu intercambiador d'enerxía onde dexa'l calor y depués circula de vuelta escontra'l panel pa ser recalentado. Ye una manera simple y efectivo d'aprovechar la enerxía solar.
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Panel solar fotovoltaico
Descripción
Los paneles fotovoltaicos: tán formaos por numberoses celdes que converten la lluz en lletricidá. Les celdes dacuando son llamaes célules fotovoltaiques. Estes celdes dependen del efeutu fotovoltaico pol que la enerxía llumínica produz cargues positiva y negativa en dos semiconductores próximos de distintu tipu, produciendo asina un campu llétricu capaz de xenerar una corriente.
Los materiales pa celdes solares suelen ser siliciu cristalino o arseniuro de galio. Los cristales de arseniuro de galio fabríquense especialmente pa usu fotovoltaico, ente que los cristales de siliciu tán disponibles en lingotes normalizaos, más baratos, producíos principalmente pal consumu de la industria microelectrónica. El siliciu policristalino tien una menor eficacia de conversión, pero tamién menor costu.
Cuando s'espón a lluz solar direuta, una celda de siliciu de 6 cm de diámetru puede producir una corriente d'alredor 0,5 A a 0,5 V (equivalente a un permediu de 90 W/m², nun campu de de normal 50-150 W/m², dependiendo del rellumu solar y la eficencia de la celda). El arseniuro de galio ye más eficaz que'l siliciu, pero tamién más costosu.
Les célules de siliciu más emplegaes nos paneles fotovoltaicos puede estremase en trés subcategorías:
- Les célules de siliciu monocristalino tán constituyíes por un únicu cristal de siliciu. Esti tipu de célules presenta un color azul escuru uniforme.
- Les célules de siliciu policristalino (tamién llamáu multicristalino) tán constituyíes por un conxuntu de cristales de siliciu, lo qu'esplica que'l so rendimientu sía daqué inferior al de les célules monocristalinas. Carauterizar por un color azul más intensu.
- Les célules de siliciu amorfo. Son menos eficientes que les célules de siliciu cristalino pero tamién más barates. Esti tipu de célules ye, por casu, el que s'emplega n'aplicaciones solares como relós o calculadores.
Los lingotes cristalinos cortar en discos finos como una oblea, apolazaos pa esaniciar posibles daños causaos pol corte. Introdúcense dopantes —impureces añadíes pa modificar les propiedaes conductores— nes oblees, y deposítense conductores metálicos en cada superficie: una fina rejilla nel llau onde da la lluz solar y usualmente una fueya plana nel otru. Los paneles solares construyir con estes celdes arrexuntaes en forma apropiada. Pa protexelos de daños, causaos por radiación o pol manexu d'éstos, na superficie frontera cubrir con una cubierta de vidriu y péguense sobre un sustratu —el cual puede ser un panel ríxidu o un cobertor blandu—. Fáense conexones llétriques en serie paralelu p'afitar el voltaxe total de salida. El pegamento y el sustratu tienen de ser conductores térmicos, una y bones les celdes calecer al absorber la enerxía infrarroxa que nun se convierte en lletricidá. Por cuenta de que el calentamientu de les celdes amenorga la eficacia d'operación ye deseable embrivilo. Los ensamblaxes resultantes llámense paneles solares.
Estructura
Les estructures pa fondiar los paneles solares son xeneralmente d'aluminiu con tornillería d'aceru inoxidable p'asegurar una máxima llixereza y una mayor durabilidá nel tiempu. Les estructures tienen midíes estándar pa la superficie, orientación y enclín —tantu n'horizontal, como en vertical—.
La estructura suel tar compuesta d'ángulos d'aluminiu, carril de fixación, triángulu, torniellos de anclaje (triángulu-ángulu), torniellu allen (xeneralmente de tuerca cuadrada, pa la fixación del módulu) y pinza zeta —pa la fixación del módulu y que les sos dimensiones dependen de la espesura del módulu—.[1]
Usu de la enerxía
Deben la so apaición a la industria aeroespacial, y convirtiéronse nel mediu más fiable de suministrar enerxía llétrica a un satélite o a una sonda nes órbites interiores del Sistema Solar, gracies a la mayor irradiación solar ensin la torga de l'atmósfera y a la so alta rellación potencia a pesu.
Nel ámbitu terrestre, esti tipu d'enerxía usar p'alimentar innumberables aparatos autónomos, p'abastecer abellugos o cases aisllaes de la rede llétrica y pa producir lletricidá a gran escala al traviés de redes de distribución. Por cuenta de la creciente demanda d'enerxíes anovables, la fabricación de célules solares ya instalaciones fotovoltaiques avanzó considerablemente nos últimos años.[2] [3]
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Ente los años 2001 y 2012 producióse una crecedera esponencial de la producción d'enerxía fotovoltaica, doblar aproximao cada dos años.[4] Si esti enclín sigue, la enerxía fotovoltaica cubriría'l 10 % del consumu enerxéticu mundial en 2018, algamando una producción averada de 2200 TWh,[5] y podría llegar a apurrir el 100 % de les necesidaes enerxétiques actuales en redol al añu 2027.[6]
Esperimentalmente tamién fueron usaos pa dar enerxía a vehículos solares, por casu nel World Solar Challenge al traviés d'Australia o la Carrera Solar Atacama n'América. Munchos barcos[7] [8] y vehículos terrestres usar pa cargar les sos bateríes de forma autónoma, lloñe de la rede llétrica.
Programes d'incentivos económicos, primero, y darréu sistemes d'autoconsumo fotovoltaico y balance netu ensin subsidios, sofitaron la instalación de la fotovoltaica nun gran númberu de países, contribuyendo a evitar la emisión d'una mayor cantidá de gases d'efeutu ivernaderu.[9]
Productores de paneles
Los diez mayores productores mundiales de paneles fotovoltaicos (por producción en MW) en 2015 fueron:[10]
- Trina Solar (China)
- Canadian Solar (Canadá)
- Jinko Solar (China)
- JA Solar (China)
- Hanwha Q-Cells (Corea del Sur)
- First Solar (EEXX)
- Yingli (China)
- SFCE (China)
- ReneSola (EEXX)
- Sunpower (EEXX)
Instalaciones
Potencia mundial instalada
|
100
200
300
400
2007
2009
2011
2013
2015
|
| Potencia fotovoltaica mundial instalada hasta 2016, en gigavatios (GW), espresada por rexón.[11][12]
Europa Asia-Pacíficu América del norte y sur China África y Oriente Mediu Restu del mundu |
La potencia d'un módulu solar midir en Wp (Watt peak, vatiu pico), o más concretamente, nos sos respeutivos múltiplos: kWp o MWp. Trátase de la potencia llétrica xenerada en condiciones estándares pa la incidencia de lluz.
Históricamente, Estaos Xuníos lideró la instalación d'enerxía fotovoltaica dende los sos entamos hasta 1996, cuando la so capacidá instalada algamaba los 77 MW, más que cualesquier otru país hasta la fecha. Nos años posteriores, fueron superaos por Xapón, que caltuvo'l lideralgu hasta que de la mesma Alemaña devasar en 2005, calteniendo'l lideralgu dende entós. A empiezos de 2016, Alemaña averar a los 40 GW instalaos.[13] Sicasí, por eses feches China, unu de los países onde la fotovoltaica ta esperimentando una crecedera más vertixinosa superó a Alemaña, convirtiéndose dende entós nel mayor productor d'enerxía fotovoltaica del mundu.[13] Espérase que multiplique la so potencia instalada actual hasta los 150 GW en 2020.[11][14][15]
A finales de 2015, envalorábase qu'hai instalaos en tol mundu cerca de 230 GW de potencia fotovoltaica.[16]
Grandes plantes
N'Europa y nel restu del mundu construyéronse un gran númberu de centrales fotovoltaiques a gran escala.[17] A finales de 2016, les plantes fotovoltaiques más grandes del mundu yeren, por esti orde:[17]
Costu de paneles
El costu de los paneles fotovoltaicos amenorgóse de forma constante desque se fabricaron les primeres célules solares comerciales[18] y el so costu mediu de xeneración llétrica yá ye competitivu coles fontes d'enerxía convencionales nun creciente númberu de rexones xeográfiques, algamando la paridá de rede.[19][20]
Hasta 2005 el problema más importante colos paneles fotovoltaicos yera'l costu, que taba baxando hasta 3 o 4 $/W. El preciu del siliciu usáu pa la mayor parte de los paneles tuvo un curtiu enclín a l'alza en 2008, lo que fizo que los fabricantes empezaren a utilizar otros materiales y paneles de siliciu más delgáu pa baxar los costos de producción. Por cuenta de economíes d'escala, los paneles solares fáense menos costosos según úsense y fabriquen más. A midida que aumentó la producción, los precios siguieron baxando y toles previsiones indiquen que lo siguirán faciendo nos próximos años.
El costu de les célules solares de siliciu cristalino baxó dende 76,67 $/Wp en 1977 hasta aproximao 0,36 $/Wp en 2014.[21][22] Esti enclín sigue la llamada «llei de Swanson», una predicción similar a la conocida Llei de Moore, qu'establez que los precios de los módulos solares baxen un 20 % cada vez que se dobla la capacidá de la industria fotovoltaica.[23]
Reciclaje de paneles
La mayor parte de los paneles fotovoltaicos pue ser tratada. Gracies a les innovaciones teunolóxiques que se desenvolvieron nos últimos años, puede recuperase hasta'l 95 % de ciertos materiales semiconductores y el vidriu, según grandes cantidaes de metales ferrosos y non ferrosos utilizaos nos módulos.[24] Delles empreses privaes[25] y organizaciones ensin fines d'arriquecimientu, como por casu PV CYCLE na Unión Europea, tán anguaño trabayando nes operaciones de recoyida y reciclaje de paneles a la fin de la so vida útil.
Dos de les soluciones de reciclaje más comunes son:
- Paneles de siliciu: Los marcos d'aluminiu y les caxes de conexón son esmantelaos manualmente al empiezu del procesu. El panel esmagáyase y les distintes fracciones dixébrense - vidriu, plásticos y metales. Ye posible recuperar más de 80 % del peso entrante y, por casu, el cristal mistu estrayíu ye fácilmente aceptáu pola industria de la espluma de vidriu l'aislamientu. Esti procesu puede ser realizáu polos recicladores de vidriu planu una y bones la morfoloxía y composición d'un panel fotovoltaico ye similar al cristal planu utilizáu na industria de la construcción y del automóvil.
- Paneles d'otros materiales: Anguaño cuntamos con teunoloxíes específiques pal reciclaje de paneles fotovoltaicos que nun contienen siliciu, dalguna téuniques utilicen baños químicos pa dixebrar los distintos materiales semiconductores. Pa los paneles de teluro de cadmiu, el procesu de reciclaje empezar per entartallar el módulu y, darréu, dixebrar les distintes partes. Esti procesu de reciclaje ta diseñáu pa recuperar hasta un 90 % del vidriu y 95 % de los materiales semiconductores.[26] Nos últimos años, delles empreses privaes punxeron en marcha instalaciones de reciclaje a escala comercial.
Dende 2010 celébrase una conferencia añal n'Europa qu'axunta a productores, recicladores ya investigadores p'aldericar el futuru del reciclaje de módulos fotovoltaicos. En 2012 tuvo llugar en Madrid.[27][28]
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Ver tamién
- Cronoloxía del desenvolvimientu de les célules solares
- Batería llétrica
- Captador solar planu
- Célula fotoeléctrica
- Célula solar de película fina
- Central térmica solar
- Cubierta solar
- Efeutu fotoeléctricu
- Enerxía solar
- Enerxíes anovables n'España
- Enerxíes anovables na Unión Europea
- Estación de carga
- Estructura y inxeniería estructural.
- Fotovoltaica integrada n'edificios
- Güerta solar
- Institutu d'Enerxía Solar na Universidá Politéunica de Madrid
- Microinversor solar
- Panel fotovoltaico
- Vehículu llétricu
- Cargador solar
Referencies
Enllaces esternos
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