¿Qué es la energía solar?
“En medio de todo está el Sol. Pues, ¿quién en este bellísimo templo pondría esta lámpara en otro lugar mejor, desde el que se pudiera alumbrar todo?” – Copérnico
La luz es radiación solar – también conocida como radiación electromagnética – que es energía emitida por el Sol. Esta estrella blanca continuamente produce fusiones nucleares que al momento de unir dos átomos de hidrógeno expide una fuente inagotable de energía.
La Energía Solar es toda la radiación y el calor que viaja a través del espacio en forma de ondas electromagnéticas, que al llegar a la Tierra se vuelven parte fundamental de muchos procesos físicos y biológicos. No solo en los procesos naturales se puede aprovechar la energía del Sol, el humano a lo largo de la historia ha desarrollado formas de relacionarse con esta estrella. Desde la medición del tiempo a través de calendarios solares, hasta la alineación de edificios para sintonizarse con el movimiento del Sol en el día y poder regular la temperatura de las casas; el estudio del Sol ha sido esencial para el desarrollo de la vida humana.
Hoy en día, el aprovechamiento de la energía solar para la producción de energía – con el efecto fotovoltaico – nos recuerda como la tecnología trabaja con la naturaleza, y que entre más cercanos estemos de los procesos naturales, más podemos formar una relación mutualista con ellos. Para tener una dimensión de la importancia de la radiación solar, tenemos que saber que la luz que llega a la Tierra en una hora y media, es suficiente energía para abastecer el consumo de todo el mundo por un año.
“La luz que llega a la Tierra en una hora y media, es suficiente energía para abastecer el consumo de todo el mundo por un año” – Departamento de Eficiencia Energética y Energía renovable de EUA
La energía solar es una energía renovable. Se definen como renovables las energías provenientes de fuentes inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contiene – como lo es el caso del Sol – o porque son capaces de renovarse por medios naturales (ej. La biomasa, la marea, el viento). La importancia de estas fuentes de energías alternativas radica en que ayudan a sostener una mejor relación con la naturaleza, ya que tienen bajas tasas de contaminación (producción de gases de efecto invernadero, producción de desechos), y no implican una explotación de recursos hasta llevarlos a su agotamiento; representando para todos nosotros una mejor alternativa.
¿Cómo funciona la energía solar?
Hay dos tipos principales de tecnología que usan la energía solar: la tecnología Fotovoltaica (FV) que aprovecha los rayos del sol para convertirlos en electricidad, y la tecnología de Concentración Solar o Solar Térmica, que al capturar la luz del sol la convierten en calor que puede usarse directamente o puede ayudar a producir electricidad. En el hogar, la tecnología fotovoltaica comúnmente se les conoce como paneles solares, y la solar térmica es muy usada en los llamados colectores solares que ayudan en la obtención de agua caliente.
Los paneles solares – técnicamente llamados módulos fotovoltaicos – son equipos que al recibir los rayos del sol, absorben la energía de la radiación solar por medio de celdas fotovoltaicas. Las celdas fotovoltaicas contienen un material especial llamado semiconductor; “semi” porque su conductividad eléctrica es menor que un metal, pero mayor que un aislante. El semiconductor transfiere la energía a electrones y estos son transferidos a otro material como corriente eléctrica. La corriente eléctrica viaja a través de las celdas y sale del módulo como corriente directa que posteriormente tiene que ser convertida en corriente alterna por un inversor para que pueda utilizarse en nuestros hogares.
¿Cuáles son los diferentes tipos de paneles solares?
La corriente eléctrica y el voltaje (diferencia de tensión) que produce una celda es muy pequeña, por lo que se deben asociar muchas celdas para incrementar la corriente generada. El equipo compuesto por muchas celdas fotovoltaicas se le conoce como módulo fotovoltaico – coloquialmente conocido como un panel solar. Los tipos de paneles solares que hay en el mercado dependen de la potencia eléctrica que generan – cuantos watts pico genera (W) – las cuales pueden ir desde 250W hasta los módulos más grandes de 540W o más. La potencia dependerá de la cantidad de celdas que contengan y podemos encontrar módulos con 54, 60,72 hasta 144 celdas conectadas en serie.
Otra forma de categorizar los paneles solares es dependiendo del semiconductor del que están hechas las celdas. Las celdas solares comerciales se fabrican con lingotes de silicio de alta pureza. Si el silicio proviene de un cristal único del cual se hace la “rebanada” que compone la celda, entonces será de tipo silicio monocristalino. En cambio, si la celda solar se ve como escamas, es porque está compuesto por varios cristales, lo cual lo convierte en silicio policristalino. Gracias a su pureza y su estructura cristalina continua, los módulos solares de silicio monocristalino son los que tienen mayor eficiencia en la producción de energía. En términos de costos, el silicio monocristalino tiene un mayor costo por la pureza del material y el precio de elaboración.
Una cuestión muy importante en la elección de los paneles solares para un hogar, más que el tipo de silicio, es cuanta potencia se necesita generar. La potencia pico – cuanta energía produce en su máxima capacidad el módulo solar – es un factor muy importante a determinar, ya que entre mayor potencia, menos unidades se necesitan, pero estos tienden a ser más grandes en tamaño y de mayor costo. El segundo factor sumamente importante son las certificaciones. Los paneles solares tienen que ensamblarse con respecto a varias normas internacionales (UL1703, IEC61730-1) como nacionales (NMX-J-618/1-ANCE-2010) y tienen que pasar varias pruebas que certifiquen que los módulos sean de calidad. Esto es algo que hay que poner mucha atención, ya que las certificaciones nos aseguran que la tecnología verdaderamente va a tener una vida útil larga (comúnmente las compañías garantizas 20 a 25 años), que van a producir la potencia pico especificada y que van a aguantar condiciones de estrés mecánico como lo puede representar una granizada. Particularmente, recomendamos buscar dos certificaciones, en especial: la certificación por UL (Underwriter Laboratories) que es la entidad certificadora de Norte América, o en su caso de TÜV Rheinland, que es la principal entidad certificadora en Europa.
La elección de qué módulos solares instalar, aunque es una decisión del diseñador de la instalación, es de suma relevancia para el propietario final. Ya que de ello dependerá una instalación que dure por más de 20 años, en términos de paneles solares certificados, y sobre todo que en caso de algún defecto o problema se pueda cumplir el efecto de la garantía, de manera que la inversión que se realice realmente pueda ser una herencia que dure muchos años.
¿Cuánto cuesta una instalación típica de panel solar?
Habiendo conocido un poco más de la tecnología fotovoltaica, cómo funciona y los tipos de paneles solares que hay; la siguiente mayor preocupación es el costo de todo el sistema fotovoltaico necesario para mi hogar. El costo va a ser dependiente de cuanta energía gasto. Entre más energía consumo, más paneles solares serán necesarios para compensar la energía utilizada. Es importante tomar en cuenta que muchas veces podemos gastar energía de más con “malos hábitos” en el consumo de energía. Recomendamos primero que se busquen desperfectos en la instalación eléctrica del hogar para evitar fugas de corriente o malas instalaciones que conlleven al gasto de energía. Este primer análisis del consumo de energía ayudará a realmente saber cuanta energía necesito producir para realizar mis actividades diarias.
Primero necesitamos saber cuanta energía gastamos diario, este dato lo podemos obtener sumando todas las potencias de las cargas que tenemos en la casa, es decir, si leemos la etiqueta de nuestros aparatos eléctricos, cuántos watts consumen, eso lo multiplicamos por las horas de uso y sabremos cuanta energía usa ese aparato al día. De manera más sencilla, podemos obtener este dato en nuestro recibo de luz de CFE. En la parte de atrás del recibo viene el histórico de la cantidad de energía en kilowatt-hora que consumimos en el periodo bimestral. Para saber cuanta energía consumimos promedio diario, hay que dividir esa cantidad entre 60 o 61 días, dependiendo el periodo. Con el promedio del consumo diario podemos calcular la cantidad de energía que debe suministrar nuestro sistema fotovoltaico para poder alimentar todo lo que hacemos en nuestro hogar o negocio.
Para tener una aproximación – no tan precisa, pero útil como primer paso – hay que dividir este consumo entre varios factores: 1) el Recurso solar, cuanta energía recibimos del sol en el lugar que nos encontramos, 2) pérdida de eficiencia por temperatura, entre más calor hace menos eficiente es el sistema fotovoltaico para producir electricidad, y 3) perdida de eficiencia de los equipos eléctricos. Con estos datos podemos obtener el número de kilowatts-hora que debemos producir, y así sabemos cuántos paneles (dependiendo su potencia) son necesarios. Para tener una idea a grandes rasgos, un hogar mediano puede estar entre los 2.5 a 5 kWh de consumo de energía, y un negocio pequeño (tienda, carnicería, restaurante) puede consumir hasta 8 o 10 kWh. La potencia instalada – la cantidad de paneles y todos los equipos necesarios – está relacionada con un precio en dólares (porque muchos equipos vienen del extranjero) por lo que les dejamos una pequeña tabla de conversión dependiendo del tamaño del proyecto.
¡Conclusión y consejos sobre paneles solares!
La energía solar es realmente uno de los mejores caminos del cual podemos adoptar, relacionarte con este gran astro puede traer muchos beneficios y poder ser proveedores de energía gracias al uso de tecnología fotovoltaica es solo uno de ellos. Lo más importante es asegurar que la tecnología realmente sea de calidad y las certificaciones nos ayudarán a tomar la mejor decisión de que paneles comprar en todo un mercado que cada vez crece más.
La inversión puede parecer muy grande al inicio, sin embargo, la calidad de esta tecnología nos puede ofrecer de 20 a 25 años de garantía, más muchos años de vida útil. Por lo que la decisión de adquirir un sistema fotovoltaico es una inversión de la que se beneficiaran nuestros hijos y nietos. Hay que ser cuidados de con quien, pero no hay que temer en saber que es una muy buena decisión para el futuro de nuestros hogares y negocios.
Bibliografía de interés:
Pruebas para Módulos Fotovoltaicos y certificación por TÜV: https://www.tuvsud.com/en/industries/energy/solar-power/photovoltaic-module-testing-and-certification
¿Cómo funciona lo Solar? Departamento de energía de EUA: https://tinyurl.com/solar-eua
Monitor de información comercial e índice de precios de Generación Solar Distribuida en México: https://tinyurl.com/Generacion-Solar-Distribuida
Comentarios