En un momento en que la búsqueda de fuentes de energía renovable y sostenible se ha convertido en una prioridad a nivel global, las placas solares se han posicionado como una opción viable y, lo que es más importante, accesible.
Por eso, este artículo explora en profundidad cómo funcionan las placas solares, de forma que podamos comprender la ciencia detrás de ellas. Además, le ofreceremos consejos útiles para maximizar su producción de energía y optimizar así su sistema fotovoltaico. Si está interesado, no dude en seguir leyendo.
¿Cómo funcionan las placas solares?
Las placas solares están compuestas por multitud de células fotovoltaicas, que son dispositivos electrónicos elaborados en materiales semiconductores (silicio, generalmente). Cada célula está estructurada en dos capas: una tipo p, o positiva; y otra tipo n, o negativa. Esta configuración crea una unión pn, esencial para generar corriente eléctrica.
La parte superior de cada panel solar está cubierta por una capa de vidrio o un material plástico transparente, que protege a las células de la intemperie, así como de un material antirreflectante para maximizar la captación de luz. Todos estos componentes se integran para formar un módulo capaz de resistir condiciones meteorológicas adversas y mantener, al mismo tiempo, una alta eficiencia en la conversión de energía.
Ahora que ya conocemos su estructura básica, vamos a analizar en detalle cómo funcionan las placas solares.
1. Captación de la luz
La luz del sol está compuesta por partículas, llamadas fotones, que son absorbidos por el silicio al incidir sobre la superficie de la placa. Los fotones están cargados de energía, y por eso pueden interactuar con los átomos del silicio.
2. Generación de cargas
Cuando un fotón golpea el silicio, su energía se transfiere a un electrón de los que componen su estructura atómica. Este electrón absorbe la energía y se desprende de su posición, quedando libre y dejando un hueco en la estructura.
3. Unión pn de la célula fotovoltaica
La unión de las capas positiva y negativa (pn) de cada célula establece un campo eléctrico interno, que empuja los electrones libres a la parte n y a los huecos a la parte p. Esta separación de cargas genera una diferencia de voltaje en el interior de la célula.
4. Movimiento de cargas y generación de corriente
Cada célula tiene electrodos colocados en su parte superior e inferior, que recogen las cargas:
- El lado con exceso de electrones (capa n) se conecta al terminal negativo.
- El lado con déficit de electrones (capa p) se conecta al terminal positivo.
Cuando se conecta una carga (un electrodoméstico) al circuito, los electrones fluyen del terminal negativo hasta llegar al positivo. Este flujo de electrones crea una corriente eléctrica en forma de corriente continua (CC).
5. Conversión de corriente
Los electrodomésticos que usamos a diario funcionan con corriente alterna (CA). Es por ello que necesitamos una conversión de la CC en CA: de ella se ocupa el inversor. Una vez se ha producido la conversión de corriente, esta está lista para ser utilizada inmediatamente para alimentar nuestros electrodomésticos, o para ser almacenada en baterías para su uso posterior.
¿Cómo maximizar la producción de energía de sus placas solares?
Optimizar el rendimiento de nuestros paneles solares implica generar el máximo posible de energía, lo que redunda en nuestro beneficio. Para lograrlo, debemos atender a una serie de cuestiones técnicas y prácticas:
Escoger la orientación y el ángulo de inclinación correctos
La orientación ideal para los paneles solares es en dirección sur, ya que asegura que recibirán el mayor número de horas de sol al día. Por lo tanto, es recomendable tratar de orientar sus paneles en esta dirección siempre que sea posible.
En lo que respecta a la inclinación, dependerá siempre de la latitud en la que nos encontremos, pero, en líneas generales, un panel solar en España debería estar colocado en una inclinación de entre 30 y 40º. Si desea conocer el ángulo exacto en el que debe inclinar su panel para maximizar su eficiencia, una calculadora de inclinación solar le será de gran ayuda.
Evitar la incidencia de sombras
Hemos de tener en cuenta que cualquier sombra que incida sobre el panel solar, por pequeña que sea, hará que disminuya su producción global de energía. Por lo tanto, es de vital importancia asegurarnos de que el lugar donde lo coloquemos no esté bajo ninguna sombra artificial: árboles, postes de luz, edificios… En lo que respecta a las sombras naturales, como las que proyectan las nubes, no podemos hacer nada, ya que son inevitables y pasajeras.
Mantenimiento periódico
Una de las grandes ventajas de los paneles solares es que su cuidado es extremadamente fácil, y se limita a limpiar su superficie del polvo o residuos que se pudieran haber posado sobre ella (hojas, ramas…). De esta forma, nos aseguramos de que su eficiencia no se vea afectada y puedan continuar operando en su punto óptimo.
Monitorización
Usar sistemas de monitorización, aunque sea una opción avanzada, nos asegura detectar fallos o descensos en la producción de energía, que podrán ser abordados de forma temprana, antes de que afecten al total del sistema.
La monitorización puede realizarse a través de los inversores, que permiten un control en tiempo real del sistema fotovoltaico: producción de energía, estado de las baterías, cantidad de energía almacenada…
Placa solar: ¿cómo funciona en diversas aplicaciones?
La versatilidad de las placas solares permite utilizarlas en multitud de aplicaciones:
- Residenciales, para reducir la dependencia de los hogares de la red eléctrica, ya sea buscando la autosuficiencia o en sistemas híbridos combinados con la red.
- Comerciales e industriales, para reducir costes de producción y mejorar así su imagen social corporativa. Actualmente, plantas fotovoltaicas a gran escala son capaces de suministrar energía a diferentes empresas dentro de un mismo parque industrial.
- En agricultura, alimentando sistemas de riego en zonas donde el acceso a la red eléctrica es limitado. Asimismo, comunidades en zonas remotas pueden beneficiarse de un sistema de generación de energía seguro y fiable.
- Urbanas, integrando paneles solares en fachadas de edificios y otras estructuras urbanas para aprovechar espacios que habitualmente pasamos por alto, consiguiendo edificios eficientes a lo largo de toda la ciudad.