Wikichicos: Cómo funcionan las cosas/Panel solar

Una instalación de paneles solares

Un panel solar convierte la energía del sol en electricidad (y en este caso se denomina "fotovoltaico") o en calor (y en este caso se denomina "solar térmico").

¿Quién lo inventó?

Actualmente se desconoce quién inventó la célula solar, pero se inventó en Alemania.

¿Cómo obtiene la energía?

Los paneles solares obtienen su energía del sol. Por eso se llaman paneles "solares", porque solar significa sol en latín.

¿Cómo funciona?

Transforman la energía solar en electricidad mediante el efecto fotovoltaico. El efecto fotovoltaico se produce cuando la luz excita los electrones del material a un estado de mayor energía, produciendo energía. Estos son los paneles solares fotovoltaicos.

Transforman la energía solar en calor. Estos son los paneles solares térmicos.

Paneles solares térmicos

Esquema de funcionamiento de calentador solar pasivo, por termosifón.
1: grifo de agua
2: recipiente aislado
3: entrada de agua caliente
4: colector solar térmico
5: entrada de agua dulce

Instalación solar térmico. Los paneles en oscuro y el depósito arriba

Los sistemas de captación planos (o de placa plana) con cubierta de vidrio son los comunes mayoritariamente en la producción de agua caliente sanitaria ACS. El vidrio deja pasar los rayos del Sol, estos calientan unos tubos metálicos que transmiten el calor al líquido de dentro. Los tubos son de color oscuro, ya que las superficies oscuras calientan más.

El vidrio que cubre el captador no solo protege la instalación, sino que también permite conservar el calor produciendo un efecto invernadero que mejora el rendimiento del captador.

Partes

Partes de un colector solar plano

Los colectores solares se componen de los siguientes elementos:

• Cubierta: Es transparente y generalmente es de vidrio aunque también se utilizan de plástico, ya que es menos caro y manejable, pero debe ser un plástico especial. Su función es minimizar las pérdidas por convección y radiación.

• Canal de aire: Es un espacio (vacío o no) que separa la cubierta de la placa absorbente.

• Placa absorbente: La placa absorbente es el elemento que absorbe la energía solar y la transmite al líquido que circula por las tuberías.

• Tubos o conductos: Los tubos están tocando (a veces soldadas) la placa absorbente para que el intercambio de energía sea lo más grande posible. Por los tubos circula el líquido que se calentará e irá hacia el tanque de acumulación.

• Capa aislante: La finalidad de la capa aislante es recubrir el sistema para evitar y minimizar pérdidas.

• Depósito de almacenamiento: Es el recipiente de almacenamiento del fluido. La energía recibida en el colector se guarda en el depósito en forma de agua caliente. En el momento de requerir agua, se extrae del depósito y se rellena con agua fría. Normalmente, el depósito incorpora un calentador de apoyo, que se activará en caso de no alcanzar la temperatura deseada. Este apoyo puede ser eléctrico o con una energía de combustión (gasoil, gas combustible).

• Sustancia de trabajo: Si la circulación es directa, se emplea agua potable. En este caso, el agua se hace pasar por el colector para ser almacenada en el depósito. Si se utiliza circulación indirecta existen dos circuitos: uno con agua para el consumo, y otro con un fluido caloportador, que usualmente es agua o una mezcla de agua y glicol. Los dos circuitos se ceden energía mediante un intercambiador de calor. En este sistema, el agua potable no pasa por el colector, sino únicamente por el depósito, que aloja un intercambiador de calor donde se transfiere la energía captada por el fluido caloportador.

Paneles solares fotovoltaicos

Estructura de una célula fotovoltaica

Los paneles o módulos fotovoltaicos (placas fotovoltaicas) están formados por un conjunto de células fotovoltaicas que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos mediante el efecto fotoeléctrico.

Principio de funcionamiento

funcionamiento de la célula solar de silicio:
- cuando la luz incide sobre la célula, la luz incidente es absorbida por la célula y genera pares electrón-hueco o excitones;
- los portadores de carga se separan como tipos opuestos;
- los portadores de carga separados se trasladan al circuito externo

1. Algunos de los fotones, que provienen de la radiación solar, impactan sobre la primera superficie del panel, penetrando en este y siendo absorbidos por materiales semiconductores, tales como el silicio o el arseniuro de galio.
2. Los electrones, partículas subatómicas que forman parte del exterior de los átomos, y que se alojan en orbitales de energía cuantizada, son golpeados por los fotones (interaccionan) liberándose de los átomos a los que estaban originalmente confinados. Esto les permite, posteriormente, circular a través del material y producir electricidad.

Los paneles fotovoltaicos son una red de células solares conectadas como circuito en serie para aumentar la tensión de salida hasta el valor deseado (usualmente se utilizan 12 V o 24 V).

Célula de silicio

El tipo de corriente eléctrica que proporcionan es corriente continua, pero se puede emplear un inversor si se necesita corriente alterna, y un convertidor de potencia si se desea aumentar su tensión.

¿Es peligroso?

No es muy peligroso, pero si miras demasiado tiempo, la luz solar reflejada puede dañarte los ojos. Además, los paneles solares pueden calentarse mucho en verano, sobre todo los solares térmicos.