Seguramente, has pasado frente a una residencia, un edificio o una nave industrial con paneles solares en su techo, terraza o cubierta. Y, a lo mejor, te has preguntado: “¿Cómo funciona eso?” Lo cierto es que la energía solar fotovoltaica sigue ganando protagonismo en el sector energético gracias a su capacidad de generar electricidad limpia y sostenible. Esta tecnología aprovecha la luz del sol para producir electricidad de manera eficiente y sin generar emisiones contaminantes. ¡Quédate con nosotros, porque ahora te explicaremos, de la manera más sencilla posible, cómo se obtiene electricidad con esta fuente natural e infinita!

¿Qué es la energía solar fotovoltaica y cómo se produce?

El término «fotovoltaico» proviene de la combinación de «foto», que significa luz, y «voltaico», que hace referencia a la electricidad. En esencia, la energía solar fotovoltaica es el proceso mediante el cual la luz del sol se convierte directamente en electricidad a través del llamado efecto fotovoltaico. Dicho fenómeno ocurre cuando ciertos materiales semiconductores, como el silicio, absorben la radiación solar y generan una corriente eléctrica sin necesidad de mecanismos intermedios.

A los efectos, los paneles solares están compuestos por numerosas células fotovoltaicas, pequeños dispositivos diseñados para capturar la luz solar y transformarla en electricidad. Cada una de estas células funciona como una mínima central eléctrica independiente.

En sí, las células fotovoltaicas están compuestas por materiales semiconductores organizados en capas. Cuando la luz del sol, compuesta por diminutas partículas llamadas fotones, impacta en estas células, se genera una interacción que da lugar al efecto fotovoltaico. Este proceso consiste en la transferencia de energía de los fotones a los electrones del material semiconductor, lo que provoca que estos se liberen de sus átomos y generen un flujo de corriente eléctrica.

Para aprovechar esta corriente, las células fotovoltaicas cuentan con placas metálicas conductoras que canalizan el movimiento de los electrones a través de un circuito eléctrico. Esta electricidad generada en corriente continua puede utilizarse directamente en algunos sistemas o transformarse en corriente alterna mediante un inversor, permitiendo su integración en la red eléctrica convencional.

El “secreto” detrás del funcionamiento de la energía solar fotovoltaica

A estas alturas, estarás preguntándote ¿de qué están hechas estas células y cómo pueden generar semejante reacción ante la luz solar? Pues bien, cada célula fotovoltaica está formada por dos capas de materiales semiconductores con características diferentes:

• Capa tipo P. Compuesta por silicio cristalino dopado con boro, lo que genera una deficiencia de electrones.
• Capa tipo N. Formada por silicio cristalino dopado con fósforo, lo que proporciona un exceso de electrones.

Cuando ambas capas se combinan en una célula fotovoltaica, se crea un campo eléctrico en la unión de los materiales. Entonces, al recibir la energía de los fotones solares, los electrones se desplazan desde la capa tipo N hacia la capa tipo P, generando una corriente eléctrica utilizable.

Este principio básico del efecto fotovoltaico permite que, al exponer los paneles o placas solares a la luz solar, se genere electricidad de manera constante. La eficiencia del sistema depende de diversos factores, como la calidad del material semiconductor, la intensidad de la radiación solar y la orientación de las placas solares.

Por cierto, la eficiencia y durabilidad de estas células siguen mejorando considerablemente con los avances tecnológicos. Esto ha permitido que la energía solar fotovoltaica sea una alternativa competitiva frente a otras fuentes energéticas tradicionales.

Los inversores: piezas clave en un sistema de energía solar fotovoltaica

Cuando hablamos de sistemas de energía solar fotovoltaica, solemos centrarnos en los paneles solares como el elemento principal. Sin embargo, hay otro componente fundamental sin el cual la electricidad generada no sería útil en la mayoría de las aplicaciones: el inversor solar.

Los paneles solares producen electricidad en forma de corriente continua (CC), que es compatible con dispositivos de almacenamiento como baterías, pero no con la mayoría de los aparatos eléctricos de uso cotidiano, que funcionan con corriente alterna (CA). Aquí es donde entra en escena nuestro amigo el inversor. Precisamente, este dispositivo transforma la corriente continua en corriente alterna, permitiendo así su uso en el suministro eléctrico convencional de hogares y empresas.

Dependiendo del tipo de sistema fotovoltaico, los inversores pueden desempeñar diversas funciones. En una instalación con baterías, el inversor puede gestionar la conversión de la energía almacenada cuando se necesita. En sistemas conectados a la red eléctrica, el inversor facilita la inyección de excedentes a la red pública. De esta forma, los titulares de las instalaciones pueden beneficiarse de la compensación económica estipulada en el Real Decreto 244/2019 para la modalidad de autoconsumo con excedentes. Al respecto puedes leer nuestro post sobre autoconsumo compartido con excedentes.

Tipos de paneles solares y su composición

Desde luego, la eficiencia y el rendimiento de un sistema de energía solar dependen en gran medida del tipo de paneles fotovoltaicos utilizados. Como dijimos, estos dispositivos están compuestos por células solares fabricadas con materiales semiconductores, siendo el silicio el más común. Dentro de este tipo de tecnología, existen diferentes opciones con características particulares.

• Paneles solares monocristalinos y policristalinos. Los paneles monocristalinos se fabrican a partir de un solo cristal de silicio puro, lo que les confiere una mayor eficiencia en la conversión de luz solar en electricidad. Son más costosos, pero su rendimiento superior y mayor durabilidad los convierten en una opción atractiva para instalaciones con espacio limitado. Por otro lado, los paneles policristalinos se componen de fragmentos de silicio fundidos y moldeados en células. Aunque su eficiencia es menor en comparación con los monocristalinos, son más económicos y presentan una excelente relación calidad-precio para muchas aplicaciones empresariales y domésticas.
• Paneles solares de capa fina. A diferencia de los paneles convencionales de silicio, los de capa fina utilizan distintos materiales semiconductores, como el teluro de cadmio (CdTe) o el silicio amorfo (a-Si). Esta tecnología permite fabricar paneles más ligeros y flexibles, ideales para instalaciones en superficies irregulares o estructuras donde el peso es un factor crítico. Aun así, su eficiencia suele ser menor, lo que implica que se requieren más paneles para generar la misma cantidad de energía que con otras tecnologías.

Componentes de un sistema de energía solar fotovoltaica

Si bien los paneles solares y los inversores son los protagonistas en la generación de energía solar, un sistema fotovoltaico requiere una serie de elementos adicionales para garantizar su correcto funcionamiento, eficiencia y seguridad:

• Conexiones eléctricas entre paneles. permiten la transmisión eficiente de la energía generada.
• Líneas de salida de energía. Específicamente, transportan la electricidad desde los paneles hasta el inversor.
• Equipo de montaje mecánico. Asegura la correcta sujeción y orientación de los paneles.
• Regulador de carga. Gestiona la energía en sistemas con baterías, evitando sobrecargas o descargas profundas.
• Cableado especializado. En particular, es esencial para minimizar pérdidas de energía y garantizar una instalación segura.
• Baterías de almacenamiento. Permiten acumular energía para su uso en momentos en los que la generación solar es baja o nula.
• Contador eléctrico. En sistemas conectados a la red, mide la cantidad de energía inyectada y consumida.
• Dispositivos de protección, como fusibles y protectores contra sobretensiones, que resguardan la instalación ante fluctuaciones eléctricas.
• Equipo de puesta a tierra. Es esencial para evitar riesgos eléctricos y garantizar la seguridad.

Sistemas fotovoltaicos avanzados para empresas

Por otra parte, las compañías que buscan optimizar su inversión en energía solar pueden recurrir a tecnologías más avanzadas. Entre ellas, están los sistemas de inclinación automática, que ajustan la orientación de los paneles para maximizar la captación de radiación solar. Asimismo, algunos sistemas cuentan con mecanismos de limpieza y refrigeración automatizados, mejorando su rendimiento y prolongando su vida útil.

Más aún, las grandes instalaciones, como los huertos solares y plantas de gran capacidad, requieren sistemas de almacenamiento energético, como baterías de alta capacidad o pilas de combustible. Igualmente, deben contar con líneas de transmisión eficientes que transporten la electricidad desde el lugar de generación hasta los puntos de consumo.

Combinando adecuadamente paneles, inversores y otros componentes, empresas y particulares pueden maximizar su independencia energética, reducir costes y contribuir a la sostenibilidad ambiental.

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