Para Que Es El Panel Solar?

La energía solar es una de las fuentes de energía renovable más prometedoras y limpias disponibles en la actualidad. Un panel solar es un dispositivo que aprovecha la energía del sol para generar calor o electricidad. Su popularidad ha aumentado significativamente en los últimos años, debido principalmente a sus beneficios ambientales y económicos. Existen por lo general dos tipos de paneles solares, coincidiendo con los dos propósitos principales para el aprovechamiento de la energía solar: los colectores solares, diseñados para capturar la luz solar y convertirla en calor, y los paneles fotovoltaicos, que convierten la luz solar en electricidad.

Qué es un panel solar fotovoltaico y cómo funciona

Los paneles solares o paneles fotovoltaicos consisten en 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 (etilen vinil acetato). Este plástico puede aguantar condiciones y temperaturas extremas y, además, permite que pase la luz, pero no los rayos ultravioletas.

Los paneles solares se componen de células fotovoltaicas (PV), que convierten la luz solar en electricidad de corriente continua (DC) durante las horas del día. En los paneles solares, cuando hay luz solar, una célula solar se comporta casi como una batería. La luz solar recibida separa los electrones de modo que forman una capa de carga positiva y una de carga negativa en la célula solar; esta diferencia de potencial genera una corriente eléctrica.

El silicio 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. La instalación de paneles solares cuenta también con un elemento imprescindible que es el inversor, capaz de transformar la corriente para que podamos utilizar esa energía.

Tipos de paneles solares

Colectores solares térmicos

Paneles diseñados para capturar la luz solar y convertirla en calor. El calor se usa luego para calentar agua para fines domésticos, como duchas y para el lavado, o bien para otros usos en negocios e industrias. En el colector o captador solar hay un líquido que absorbe la radiación solar en forma de calor; este líquido pasa posteriormente a un compartimento de almacenado de calor. El líquido caliente se hace pasar a un intercambiador de calor, donde cede su calor calentando el agua de posterior uso doméstico.

Paneles fotovoltaicos

Generan electricidad a partir de la radiación solar que incide sobre las células fotovoltaicas del panel. 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.

Paneles monocristalinos

Reconocibles fácilmente por su color negro. Son un 15-25 % más eficientes que otros modelos y pueden durar hasta 25 años.

Paneles policristalinos

Tienen un color azulado oscuro y se fabrican con silicio metalúrgico. Son más baratos pero también menos eficaces.

Paneles amorfos

En estos paneles solares no se unen varias células individuales, sino que se trata de una sola lámina cortada a medida a la que se fijan materiales como silicio, teluro de cadmio, cobre, galio o selenio. Como su fabricación es más sencilla, su precio también es menor. Pueden adaptarse a todo tipo de superficies y cada vez se usan más en las casas.

Componentes de un sistema fotovoltaico

Además de las células fotovoltaicas, las placas solares tienen otros componentes secundarios que conforman la totalidad del panel.

• Las células fotovoltaicas: convierten la luz solar en electricidad de corriente continua.
• La capa protectora frontal: es transparente y protege las células fotovoltaicas de humedad y polvo. Debe tener una alta transmitancia para permitir que la luz solar pase a través de él. Sobre ella recae una capa antirreflectante para reducir la pérdida de luz debido a la reflexión.
• La capa posterior: tiene como objetivo la protección de las células y facilitar la recolección de corriente eléctrica producida.
• El marco de aluminio: tiene como tarea principal ensamblar y proteger todos los elementos, ofreciendo protección contra golpes o daños mecánicos.
• Los conectores: sirven para conectar los paneles solares al resto de la instalación fotovoltaica.
• El inversor: convierte la energía continua generada por los paneles o suministrada por la batería en energía alterna para el equipamiento del hogar.
• La batería: almacena los excedentes de generación para su utilización en horas sin sol.
• Los reguladores fotovoltaicos: controlan constantemente el estado de la carga de las baterías.

Instalación y orientación

Para que el panel solar pueda captar la mayor cantidad de luz solar posible, debe instalarse en un lugar adecuado, que suele ser el tejado de los edificios. La dirección ideal para las instalaciones solares en todos los países del hemisferio sur es el norte, siendo lo contrario en los países del hemisferio boreal. El ángulo de inclinación ideal del tejado debe ser el mismo que la latitud donde se encuentra la propiedad, o menor. Así, cuando es necesario, la corrección de la dirección y el ángulo del panel solar se hace a través de estructuras de apoyo.

Algunos paneles están instalados sobre estructuras fijas inclinadas y otras son instalaciones con seguidor, es decir, cuentan con un motor inteligente que los va moviendo para que estén en su punto más eficiente durante todos los días del año. Si el tejado no es adecuado, se usan estructuras de soporte para instalar el panel directamente en el suelo.

Potencia y rendimiento

Respecto a la potencia que pueden generar los paneles fotovoltaicos de tamaño estándar, se calcula que un módulo de 2 x 1 metro —entre 60 y 72 células— proporciona aproximadamente entre 300 y 445 Wp (vatios pico) por cada hora de sol. La potencia máxima de un panel solar oscila entre 300 y 450 W de media en una hora de sol. Para el uso residencial suelen utilizarse paneles solares de 320 Wp, 340 Wp o 375 Wp.

En España se dispone de unas 25.000 horas de luz al año de media. En el 2024, el 21% de la electricidad en España fue generada por la energía solar fotovoltaica, frente al 17% del año 2023. Las placas solares convierten tanto la radiación directa como la difusa, es decir, la luz reflejada por las nubes. Por eso, incluso en días nublados o lluviosos, las placas siguen generando energía, aunque en menor cantidad.

Durabilidad y mantenimiento

Incluso si se expone a la intemperie en el tejado, el panel solar tiene una vida útil estándar de al menos 25 años. Los principales fabricantes garantizan el 80% de la generación al final de este período. En otras palabras, un módulo, hasta el 25º año de vida, generará al menos el 80% de la cantidad de energía que generó al principio. El inversor fotovoltaico tiene una vida útil mínima de 15 años.

A pesar de que trabajan durante largas horas todos los días, los sistemas fotovoltaicos necesitan muy poco mantenimiento. El principal, que lo puede hacer uno mismo, es la limpieza de los módulos solares. En el caso del polvo, el agua de lluvia se encarga de llevárselo. Sin embargo, en el caso de la contaminación o de los excrementos de aves, la limpieza es sencilla y solo requiere un chorro de agua y una escoba de cerdas suaves. Solo es necesario limpiar el panel solar 3 o 4 veces al año, excepto si se vive en un lugar con mucho polvo. Además, también es necesario el mantenimiento eléctrico del sistema, pero con mucha menos frecuencia: una vez al año es suficiente para asegurar la optimización de la generación del sistema.

Almacenamiento y venta de energía

1. Si no se consume toda la energía que genera el sistema, se puede almacenar para usar cuando el sol no está brillando o durante las horas pico cuando la demanda de energía es mayor y las tarifas eléctricas aumentan. Un sistema de almacenamiento de batería doméstica maximiza el ahorro y la independencia energética.
2. Otro beneficio de almacenar el exceso de energía solar es tener energía de respaldo durante un corte. Se podrán hacer funcionar aparatos y sistemas esenciales con acceso a electricidad ininterrumpida.
3. Los propietarios también pueden generar excedentes de energía que pueden vender a la red eléctrica. En lugar de pagar a una empresa por la electricidad, los propietarios reciben el pago de la empresa. Es una forma de obtener el valor total de la inversión en solar, al tiempo que se pone energía limpia a disposición de la comunidad.
4. La tecnología de almacenamiento avanza de manera continua. La antigua tecnología para almacenar energía solar, como las baterías de plomo-ácido, está siendo reemplazada por alternativas como las baterías de iones de litio. Las baterías de níquel tienen una vida extremadamente larga, y las nuevas tecnologías, como las baterías de flujo, prometen escala y almacenamiento de energía duradero.

Futuro de la energía fotovoltaica

Investigadores de la Universidad de Stanford (EE. UU.) acaban de desarrollar una instalación capaz de generar electricidad cuando el sol ya se ha ido. Los paneles fotovoltaicos 'a la inversa' aprovechan la energía que irradian las placas después de muchas horas de sol. Este fenómeno se conoce como 'enfriamiento radiactivo' y se produce cuando un cuerpo va perdiendo calor después de altas temperaturas.

Entre las soluciones en marcha destacan: granjas solares en instalaciones elevadas sobre campos agrícolas o invernaderos para optimizar el espacio y, al mismo tiempo, mantener los paneles fotovoltaicos refrigerados por la humedad que liberan las plantaciones; rastreadores solares para seguir al sol más económicos y eficientes; y celdas solares fabricadas con componentes orgánicos que transforman las ventanas de edificios industriales o residenciales en paneles solares semitransparentes.