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Un panel solar (o módulo solar) es un dispositivo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término
Generación de agua caliente con una instalación de circuito cerrado. Colector solar y Energía solar
comprende a los térmica. 2
Un calentador solar de agua colectores solares utilizados
usa la energía del Sol para
para producir
calentar un líquido, el cual
agua caliente (usualmente
transfiere el calor hacia un
doméstica) mediante energía solar térmica y a los paneles fotovoltaicos utilizados para
compartimento de
generar electricidad mediant e energía solar fotovoltaica. Colector solar térmico
almacenado de calor. En una casa, por ejemplo, el agua caliente sanitaria puede ser calentada y almacenada en un depósito de agua caliente. Los paneles tienen una placa receptora y conductos por los que circula líquido adheridos
a ésta. El receptor
Energía solar fotovoltaica
(generalmente recubierto con una capa selectiva utilizado o almacenado). El líquido
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calentado es bombeado hacia un aparato intercambiador de energía (una bobina dentro del
El árbol solar, símbolo de la ciudad de Gleisdorf,Austria
compartimento de Panel fotovoltaico y Energía almacenado o un aparato solar fotovoltaica. externo) donde deja el calor y luego circula de vuelta hacia el panel para ser recalentado. Esto provee una manera simple y efectiva de transferir y transformar la energía solar.
Descripción de un panel Los paneles fotovoltaicos: están formados por numerosas celdas que convierten la luzen electricidad. Las
celdas a veces son
solares. Los cristales de
llamadas células
arseniuro de galio son
fotovoltaicas, del griego
creados especialmente para
"fotos", luz. Estas celdas
uso fotovoltaico, mientras que los cristales de silicio
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están disponibles en lingotes dependen del efecto fotovoltaico por el que la energía luminosa produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico capaz de generar
estándar más baratos producidos principalmente para el consumo de la industriamicroelectrónica. El silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversión, pero también menor coste.
una corriente. Cuando es expuesto a luz Silicio cristalino y arseniuro de galio son la elección típica de materiales para celdas
solar directa, una celda de silicio de 6 cm de diámetro puede producir una corriente
de alrededor 0,5 amperios a
constituidas por un único
0,5 voltios (equivalente a un
cristal de silicio. Este tipo
promedio de 90 W/m², en un
de células presenta un
rango de usualmente 50-150
color azul oscuro uniforme.
5 •
W/m², dependiendo del brillo solar y la eficacia de la celda). El arseniuro de galio es más eficaz que el silicio, pero también más costoso.
Las células de silicio
policristalino (también llamado multicristalino) están constituidas por un conjunto de cristales de silicio, lo que explica que
Las células de silicio más
su rendimiento sea algo
comúnmente empleadas en
inferior al de las células
los paneles fotovoltaicos se
monocristalinas. Se
puede dividir en tres
caracterizan por un color
subcategorías:
azul más intenso.
•
Las células de silicio
monocristalino están
•
Las células de silicio
amorfo. Son menos
eficientes que las células
modificar las propiedades
de silicio cristalino pero
conductoras) dentro de las
también menos costosas.
obleas, y se depositan
Este tipo de células es,
conductores metálicos en cada superficie: una fina
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rejilla en el lado donde da la por ejemplo, el que se emplea en aplicaciones solares como relojes o calculadora s.
luz solar y usualmente una hoja plana en el otro. Los paneles solares son construidos con estas celdas cortadas en forma apropiada.
Los lingotes cristalinos son
Para protegerlos de daños en
cortados en discos finos
la superficie frontal causados
como una oblea, pulidos para
por radiación o por el mismo
eliminar posibles daños
manejo de éstos se los
causados por el corte. Se
enlaza en una cubierta de
introducen dopantes
vidrio y se cimentan sobre un
(impurezas añadidas para
sustrato (el cual puede ser un
panel rígido o una manta
paneles solares o grupos
blanda). Se realizan
solares.
conexiones eléctricas en
Uso de la energía
serie-paralelo para
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determinar el voltaje de salida total. La cimentación y el sustrato deben ser conductores térmicos, ya que las celdas se calientan al absorber la energía infrarroja que no es convertida en electricidad. Debido a que el calentamiento de las celdas reduce la eficacia de operación es deseable minimizarlo. Los ensamblajes resultantes son llamados
Deben su aparición a la industria aeroespacial, y se han convertido en el medio más fiable de suministrar energía eléctrica a un satéliteo a una sonda en las órbitas interiores del Sistema Solar, gracias a la mayor irradiación solar sin el impedimento de la atmósfera y a su alta relación potencia a peso. En el ámbito terrestre, este tipo de energía se usa para alimentar innumerables
aparatos autónomos, para
exponencial de la producción
abastecer refugios o casas
de energía fotovoltaica,
aisladas de la red eléctrica y
doblándose
para producir electricidad a
aproximadamente cada dos años.3 Si esta tendencia
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continúa, la energía gran escala a través de redes de distribución. Debido a la creciente demanda de energías renovables, la fabricación de células solares e instalaciones fotovoltaicas ha avanzado considerablemente en los últimos años.1 2 Entre los años 2001 y 2012 se ha producido un crecimiento
fotovoltaica cubriría el 10% del consumo energético mundial en 2018, alcanzando una producción aproximada de 2.200 TWh,4 y podría llegar a proporcionar el 100% de las necesidades energéticas actuales en torno al año 2027.5
cargar sus baterías de forma autónoma, lejos de la red eléctrica. Programas de incentivos
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económicos, primero, y posteriormente sistemas
Los paneles fotovoltaicos de este yate pueden cargar las pilas de 12 V hasta a 9 amperios bajo sol directo y lleno.
deautoconsumo fotovoltaico y balance neto sin subsidios, han
Experimentalmente también han sido usados para dar energía a vehículos solares, por ejemplo en el World Solar Challenge a través de Australia o la Carrera Solar Atacamaen América. Muchos barcos6 7 y vehículos terrestres los usan para
apoyado la instalación de la fotovoltaica en un gran número de países, contribuyendo a evitar la emisión de una mayor cantidad de gases de efecto invernadero.
Bloomberg New Energy Finance)
Coste de paneles
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Evolución del precio de las células fotovoltaicas de silicio cristalino (en $/Wp) entre 1977 y 2013 (fuente:
El coste de los paneles fotovoltaicos se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares comerciales35 y su coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con las fuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad de red. Hasta 2005 el problema más importante con los paneles fotovoltaicos era el costo, que estaba bajando hasta 3 o 4 dólares por vatio. El precio del silicio usado para la mayor parte de los paneles tuvo una breve tendencia al alza en 2008, lo que hizo que los fabricantes comenzaran a utilizar otros materiales y paneles de silicio más delgados para bajar los costes de producción. Debido a economías de escala, los paneles solares se hacen menos costosos según se usen y fabriquen más. A medida que ha aumentado la producción, los precios han continuado bajando y todas las previsiones indican que lo seguirán haciendo en los próximos años.
El coste de las células solares de silicio cristalino ha descendido desde 76,67 $/Wp en 1977 hasta aproximadamente 0,74 $/Wp en 2013.38 Esta tendencia sigue la llamada "ley de Swanson", una predicción similar a la 11
conocida Ley de Moore, que establece que los precios de los módulos solares descienden un 20% cada vez que se duplica la capacidad de la industria fotovoltaica
módulos.40 Algunas empresas privadas41 y organizaciones sin fines de lucro, como por ejemplo PV CYCLE en la Unión Europea, están actualmente trabajando en las operaciones de recogida y reciclaje de paneles al final de su vida útil. Dos de las soluciones de reciclaje más comunes son: •
Paneles de silicio: Los
marcos de aluminio y las cajas de conexión son
Reciclaje de paneles
desmantelados
La mayor parte de los
manualmente al comienzo
paneles fotovoltaicos puede
del proceso. El panel se
ser tratada. Gracias a las
tritura y las diferentes
innovaciones tecnológicas
fracciones se separan -
que se han desarrollado en
vidrio, plásticos y metales.
los últimos años, se puede
Es posible recuperar más
recuperar hasta el 95% de
de 80% del peso entrante
ciertos materiales
y, por ejemplo, el cristal
semiconductores y el vidrio,
mixto extraído es
así como grandes cantidades
fácilmente aceptado por la
de metales ferrosos y no
industria de la espuma de
ferrosos utilizados en los
vidrio el aislamiento. Este proceso puede ser
realizado por los
reciclaje empieza por
recicladores de vidrio
aplastar el módulo y,
plano ya que la morfología
posteriormente, separar
y composición de un panel
las diferentes partes. Este
fotovoltaico es similar al
proceso de reciclaje está
cristal plano utilizado en la
diseñado para recuperar
industria de la
hasta un 90% del vidrio y 95% de los materiales
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semiconductores.42 En los construcción y del
últimos años, algunas
automóvil.
empresas privadas han
•
Paneles de otros
puesto en marcha
materiales: Hoy en día
instalaciones de reciclaje
contamos con tecnologías
a escala comercial. Desde 2010 se celebra
específicas para el
•
reciclaje de paneles
una conferencia anual en
fotovoltaicos que no
Europa que reúne a
contienen silicio, alguna
productores, recicladores
técnicas utilizan baños
e investigadores para
químicos para separar los
debatir el futuro del
diferentes materiales
reciclaje de módulos
semiconductores. Para los
fotovoltaicos. En 2012
paneles de teluro de
tuvo lugar en Madrid.
cadmio, el proceso de