Paneles solares : ¿Como funcionan los paneles solares?

Los fundamentos de la generación y distribución de energía solar

• La energía solar golpea las células solares, produciendo un campo eléctrico.

• La energía producida circula hacia el borde del panel y hacia un cable conductor.

• El cable conductor transmite la energía eléctrica al inversor, donde se convierte de corriente continua (CC) a corriente alterna (CA), que se utiliza para alimentar hogares.

• Otro cable transmite la energía eléctrica de corriente alterna desde el inversor al panel eléctrico de la propiedad (también conocido como caja de interruptores), distribuyendo la electricidad requerida en toda la propiedad.

• Toda la electricidad que no se requiera en el momento de la generación se enruta a través del medidor de servicios públicos y se envía a la red eléctrica de servicios públicos.

La corriente eléctrica a través del medidor provoca que el medidor funcione al revés, acreditando su propiedad por el exceso de generación.

Los Paneles solares tienen espejos para concentrar la radiación solar y convertir la energía solar en electricidad.

Esta energía puede convertirse en electricidad o almacenarse en baterías o almacenamiento térmico.

Mientras que la ubicación de cada tierra recibe algo de luz solar durante un año, la intensidad de la radiación solar que llega a cualquier ubicación dada en la superficie de la Tierra es diferente.

Los Paneles solares capturan esta radiación y la convierten en energía utilizable.

Desglose paso a paso sobre cómo funcionan los paneles solares

Aquí hay una guía simple de 3 pasos sobre cómo funcionan realmente los paneles solares.

El sol genera energía

Para comenzar a responder la pregunta "¿cómo funcionan los paneles solares?" Analicemos primero cómo se produce tradicionalmente la energía eléctrica.

La generación de electricidad requiere el uso de combustible.

Muchos de los combustibles utilizados en la generación de energía pueden tener graves consecuencias medioambientales.

El daño es causado tanto por la extracción como por el uso de combustibles fósiles.

El carbón, que se extrae de las montañas, se utiliza como combustible en las centrales eléctricas convencionales.

El uranio se extrae de las minas para su uso en energía nuclear.

Obtener y entregar los combustibles utilizados en la generación de energía es un proceso laborioso y, a veces, destructivo.

El proceso de quema de combustibles fósiles, como el carbón y el gas natural, genera contaminantes del aire.

El uso de energía nuclear aumenta la posibilidad de fugas radiactivas.

Solar, por otro lado, funciona con un tipo de combustible completamente diferente: la luz solar.

No hay minería, ni grandes oleoductos, ni movimiento de tierra, solo la luz solar natural que cae del cielo.

La luz solar es abundante, fácil de recolectar, segura y amigable con el medio ambiente.

Debido a que el sol es un recurso infinito, la energía solar se conoce con frecuencia como energía renovable.

Es por eso que algunas regiones proporcionarán subsidios para la configuración solar local.

Existen otros tipos de energía solar, como la energía solar térmica y la energía solar de concentración.

Los paneles solares absorben la luz solar

Cuando la luz solar viaja a la velocidad de la luz a unos 150 millones de kilómetros del sol y cae sobre un panel solar, comienza el proceso de producción de energía eléctrica.

Lo más probable es que el Panel solar esté colocado en una azotea soleada o en el suelo de un jardín o campo cercano.

Lo más probable es que esté conectado a otros tipos de Paneles solares populares.

Una matriz solar es una agrupación de varios paneles.

¿Qué es exactamente un panel solar?

Es una estructura en forma de placa de cuatro esquinas formada por celdas de silicio, un tipo de semiconductor.

También se conoce como módulo.

Los electrones están presentes en las células.

Algunas sustancias (como el fósforo y el boro) se aplican a las células para formar un campo magnético.

Algunas de las células están cargadas positivamente, mientras que otras están cargadas negativamente.

La luz solar interrumpe los electrones, permitiendo que los electrones cargados negativamente fluyan hacia un lado de la celda de silicio.

Se produce un flujo o corriente de energía eléctrica como resultado del movimiento.

La electricidad es recolectada por conductores metálicos en la celda y transferida a cables.

La luz solar se convierte en electricidad mediante el inversor solar.

La energía solar todavía no está lista para uso doméstico en este momento.

Aquí es donde entra en vigor la instalación de un inversor solar.

Esta es una caja de metal, también conocida como convertidor solar, que puede estar ubicada en su casa cerca de su caja de fusibles.

A pesar de su apariencia sencilla, la caja juega un papel importante al permitirnos utilizar la energía solar.

Considérelo el vínculo entre sus Paneles solares y su hogar.

Sus bobinas, cables e imanes no solo "invierten" la energía de CC a CA, lo que permite que sea utilizada por el hogar, sino que el inversor también ayuda en otras funciones de administración de energía.

Si ocurre una interrupción, algunos inversores pueden desconectar la casa de la red central.

El inversor también podría incluir una cantidad mínima de energía de la batería para garantizar que la casa reciba algo de electricidad en caso de un corte de energía.

Dado que realizan funciones de gestión de energía y comunicaciones que hacen que su energía solar sea más confiable, los nuevos inversores a menudo se denominan los "inteligentes" detrás de la configuración de la energía solar.

Vale la pena señalar que existe una diferencia en el inversor tradicional.

El microinversor es lo que estás mirando.

Los microinversores, en lugar de estar alojados en una caja, se instalan directamente debajo de los paneles solares.

Cuando su inversor solar está en funcionamiento, el cielo es el límite en términos de las diversas cosas con las que puede utilizar la energía solar, como la calefacción solar de piscinas, las opciones de instalación de calefacción solar para el hogar y los calentadores solares de agua.

La ciencia de las células fotovoltaicas (PV)

Los Paneles solares fotovoltaicos están formados por células fotovoltaicas más pequeñas que pueden convertir la luz solar en electricidad.

Estas celdas están hechas de materiales semiconductores, más comúnmente silicio, que puede conducir electricidad mientras retiene el desequilibrio eléctrico requerido para generar un campo eléctrico.

Cuando la luz solar incide en el semiconductor de una celda solar fotovoltaica, la energía de la luz, en forma de fotones, se absorbe, lo que hace que muchos electrones se liberen y deambulen libremente dentro de la celda.

La célula solar está formada por semiconductores cargados positiva y negativamente unidos entre sí para formar un campo eléctrico.

Este campo eléctrico obliga a los electrones a fluir en una dirección, hacia las placas metálicas conductoras que recubren la celda.

Este flujo se conoce como corriente de energía y su fuerza dicta la cantidad de energía eléctrica que puede generar cada celda.

Cuando los electrones sueltos chocan con las placas de metal, la corriente se conecta a los cables, dejando que los electrones fluyan como lo harían en cualquier otra fuente de producción eléctrica.

Cuando un Panel solar genera una corriente eléctrica, la energía se transfiere a un inversor a través de una serie de cables.

Mientras que los Paneles solares producen electricidad de corriente continua (CC), la mayoría de los usuarios de electricidad necesitan electricidad de corriente alterna (CA) para alimentar sus casas.

La función del inversor es convertir la electricidad de corriente continua (CC) a corriente alterna (CA), haciéndola utilizable en las actividades diarias.

Una vez que la electricidad se convierte en una forma utilizable (alimentación de CA), se transmite desde el inversor al panel eléctrico y se distribuye según sea necesario por toda la casa.

La energía solar ahora está ampliamente disponible para alimentar luces, electrodomésticos y otros equipos electrónicos.

Cualquier energía eléctrica que no se absorba a través de la caja de interruptores se envía a la red pública a través del medidor de servicios públicos.

El medidor de servicios públicos monitorea el flujo de energía eléctrica a su hogar y viceversa.

Cuando su sistema de Paneles solares genera más electricidad de la que usa en el sitio, este medidor se invierte y se le acredita el exceso de energía generada a través del proceso de medición neta.

Cuando usa más electricidad de la que genera su panel solar, extrae energía suplementaria de la red a través de este medidor, lo que hace que funcione normalmente.

Hasta que se haya desconectado de la red con una solución de almacenamiento, deberá utilizar algo de energía de la red, especialmente por la noche, cuando su Panel solar no se está generando.

Sin embargo, la mayor parte de esta energía de la red será compensada por el exceso de energía solar generada durante el día y los períodos de menor uso.

Agua caliente solar y energía solar concentrada

Los sistemas solares de agua caliente recolectan energía solar y la utilizan para calentar el agua de su hogar.

Los colectores, un tanque de almacenamiento, un intercambiador de calor, un sistema controlador y un calentador de respaldo son las partes esenciales de estos sistemas.

No hay movimiento de electrones en un sistema de agua caliente solar.

Más bien, los paneles convierten la luz solar en calor.

Los paneles de un sistema solar térmico se denominan "colectores" y normalmente se instalan en los techos.

Capturan energía de manera diferente en comparación con los paneles fotovoltaicos convencionales, generando calor en lugar de energía eléctrica.

La luz solar atraviesa la cubierta de vidrio de un colector y golpea una placa absorbente que tiene un revestimiento diseñado para recolectar energía solar y convertirla en calor.

Este calor se transmite a un "fluido de transferencia" (anticongelante o agua potable) que se encuentra en pequeños tubos de la placa.

La energía solar concentrada funciona de la misma manera que el agua caliente solar al convertir la luz solar en calor.

La tecnología CSP genera energía mediante la concentración de energía solar térmica mediante el uso de espejos.

Los espejos en una instalación de CSP reflejan el sol hasta el punto de enfoque.

Un absorbedor o receptor captura y almacena energía térmica en este punto de enfoque.

La CSP se usa con mayor frecuencia en instalaciones a gran escala para ayudar a impulsar una red eléctrica.

Otros componentes vitales sobre cómo funcionan los paneles solares

Además de las células solares de silicio, un Panel solar contiene una carcasa de vidrio que proporciona durabilidad y seguridad a las células fotovoltaicas de silicio.

El panel tiene un aislante y una lámina protectora trasera debajo del exterior de vidrio que protege contra la absorción de energía y las temperaturas en el sistema solar.

Este aislamiento es fundamental porque las temperaturas más altas reducen la eficiencia, lo que lleva a un rendimiento reducido del panel solar.

Los Paneles solares están recubiertos con un revestimiento antirreflectante, que mejora la absorción de la luz solar y permite que las células de silicio reciban la máxima exposición a la luz solar.

Las células solares de silicio se producen normalmente en dos configuraciones de células: monocristalina y policristalina.

Las células monocristalinas están compuestas por un solo cristal de silicio, mientras que las células policristalinas están compuestas por fragmentos o fragmentos de silicio.

Aunque los formatos monocristalinos suelen ser más caros, proporcionan más espacio para que los electrones se muevan, proporcionando una tecnología solar más eficiente que la policristalina.

¿Qué es exactamente un panel solar que es eficiente?

Al comprar paneles solares, tenga en cuenta que no todos los Paneles solares son iguales en términos de eficiencia.

Es por eso que con frecuencia hay una variación en los costos de instalación de los paneles solares.

La eficiencia de un Panel solar está dictada por la cantidad de luz solar que lo golpea y se convierte en energía eléctrica.

Cuanto más efectivos sean sus paneles solares, menos necesitará.

La eficiencia de los Paneles solares es extremadamente crucial si tiene un espacio limitado en el techo o si está parcialmente sombreado.

Cuando se busca eficiencia, el precio no siempre es una consideración.

Lo que ahorra comprando menos paneles, puede perderlo pagando un precio más alto por modelos más eficientes.

Antes de instalar paneles solares, debe investigar las puntuaciones de los números de sol para su hogar, que indican su potencial para un sistema solar altamente eficiente en función de la ubicación y la cantidad de luz solar recibida.

La mayoría de las células fotovoltaicas tienen una eficiencia de entre el 15% y el 20%, con valores atípicos en ambos extremos del espectro.

Los Paneles solares sofisticados pueden superar el 22 por ciento de eficiencia en ciertos casos, pero la mayoría de las células solares en el mercado no son más del 20 por ciento productivas.

Dada la misma cantidad de luz solar que brilla durante el mismo período de tiempo en dos Paneles solares con distintas clasificaciones de eficiencia, el panel más eficiente generará más energía eléctrica que el panel menos eficiente.

¿Qué efecto tiene el clima en el funcionamiento de los paneles solares?

Las condiciones climáticas pueden afectar la cantidad de energía generada por los paneles solares, aunque no de la forma que usted piensa.

Por supuesto, las condiciones ideales para generar energía solar incluyen un día despejado y soleado.

Sin embargo, como la mayoría de los dispositivos electrónicos, los Paneles solares son más productivos en climas fríos que en climas cálidos.

Como resultado, el panel puede generar más energía en la misma cantidad de tiempo.

El panel genera menos voltaje y genera menos energía a medida que aumenta la temperatura.

Aunque los Paneles solares son más confiables en condiciones invernales, no necesariamente generan más energía que en el verano.

El clima más soleado es más común durante los meses más cálidos del verano.

Además de menos nubes, el sol suele ser visible durante un período más largo del día.

Por lo tanto, incluso si sus paneles son menos eficientes en climas cálidos, ciertamente generarán más energía eléctrica en el verano que en el invierno.

Algunos estados reciben más luz solar que otros.

Entonces, si las condiciones climáticas pueden influir en la generación de energía solar, ¿son algunos estados excelentes opciones para la energía solar que otros?

La respuesta simple es sí, pero no siempre por el clima.

Tomemos, por ejemplo, las nubes.

Cualquiera que se haya quemado con el sol en un día nublado comprende que la radiación solar penetra en las nubes.

Por la misma razón, los Paneles solares pueden generar energía incluso en días nublados.

Sin embargo, según la cantidad de nubes y la calidad de los paneles solares, la eficiencia de la generación de energía de los Paneles solares puede oscilar entre el 10 y el 25 por ciento o más en comparación con un día soleado.

Datos sobre cómo funcionan los paneles solares

Aquí hay algunos datos más que le gustaría saber sobre cómo funcionan los paneles solares.

Los paneles solares no requieren luz solar directa para funcionar

Aunque se logra un rendimiento óptimo cuando brilla el sol, la energía eléctrica se sigue generando en los días nublados y durante el invierno.

Por otro lado, no se puede generar electricidad por la noche, pero este problema se puede solucionar con un sistema de almacenamiento.

El costo de un sistema de almacenamiento de baterías solares se puede compensar vendiendo el exceso de energía a la red nacional y el beneficio de volverse completamente independiente de la energía.

Debe tener en cuenta que los Paneles solares generan electricidad gratis durante el día cuando es más costoso y, por lo tanto, más valioso.

Problemas potenciales

Antes de instalar paneles solares, tenga en cuenta la forma e inclinación del techo y la ubicación de la casa en sí.

Para lograr el mejor rendimiento anual, el techo debe orientarse hacia el sur en un ángulo de 30 grados.

Estos no son requisitos estrictos porque los Paneles solares pueden funcionar en una variedad de entornos siempre que el sistema esté libre de sombras entre las 10 a.m.

y las 4 p.m.

Asegúrese de que sus Paneles solares estén alejados de árboles y arbustos por dos razones: pueden dar sombra a las instalaciones y las ramas y hojas pueden rayar la superficie y reducir su rendimiento.

La sujeción excesiva al viento y la lluvia también podría disminuir el rendimiento a largo plazo, por lo que se deben tener en cuenta los refugios contra el viento al evaluar la ubicación.

Sin embargo, los sistemas solares generalmente tienen garantías de 25 años que garantizan que el rendimiento no caerá por debajo del 80% dentro de ese período.

Sorprendentemente, los sistemas solares no funcionan de manera óptima en climas más cálidos.

Esto se debe a que las células solares utilizan la luz solar en lugar de calor y las altas temperaturas reducen su rendimiento.

¿De qué material están hechos los paneles solares?

Los paneles solares, también conocidos como células fotovoltaicas, son sistemas basados en semiconductores que convierten la luz solar en electricidad.

Cuando la luz incide en las células, los electrones se separan de sus átomos y fluyen a través de la célula, generando electricidad.

Los Paneles solares en las instalaciones domésticas ahora pueden convertir aproximadamente el 20% de la luz solar que reciben en energía eléctrica.