Todos sabemos que los paneles solares fotovoltaicos (PV) transforman la luz del sol en electricidad utilizable, pero poca gente conoce la ciencia real detrás del proceso. Esta semana en el blog vamos a adentrarnos en los entresijos de la ciencia que hay detrás de la energía solar. Puede parecer complicado, pero todo se reduce al efecto fotovoltaico; la capacidad de la materia de emitir electrones cuando es bañada por la luz.
Antes de llegar al nivel molecular, echemos un vistazo de alto nivel al flujo básico de la generación eléctrica:
Pasos básicos en la generación y transmisión de energía solar
- La luz del sol incide en los paneles solares, y crea un campo eléctrico.
- La electricidad generada fluye hacia el borde del panel, y hacia un cable conductor.
- El cable conductor lleva la electricidad al inversor, donde se transforma de corriente continua a corriente alterna, que se utiliza para alimentar los edificios.
- Otro cable transporta la electricidad de corriente alterna desde el inversor hasta el cuadro eléctrico de la propiedad (también llamado caja de interruptores), que distribuye la electricidad por todo el edificio según sea necesario.
- La electricidad que no se necesita en el momento de la generación fluye a través del contador de la compañía eléctrica y hacia la red eléctrica de la compañía. A medida que la electricidad fluye a través del contador, hace que el contador funcione al revés, acreditando su propiedad para el exceso de generación.
Ahora que tenemos una idea básica de la generación y el flujo de la electricidad solar, vamos a profundizar en la ciencia detrás del panel solar fotovoltaico.
La ciencia detrás de las células solares fotovoltaicas
Los paneles solares fotovoltaicos se componen de muchas células fotovoltaicas pequeñas – fotovoltaico significa que pueden convertir la luz solar en electricidad. Estas células están hechas de materiales semiconductores, generalmente silicio, un material que puede conducir la electricidad mientras mantiene el desequilibrio eléctrico necesario para crear un campo eléctrico.
Cuando la luz solar incide en el semiconductor de la célula solar fotovoltaica (paso 1 en nuestro repaso de alto nivel) la energía de la luz, en forma de fotones, es absorbida, desprendiendo un número de electrones, que luego se desplazan libremente en la célula. La célula solar está diseñada específicamente con semiconductores cargados positiva y negativamente para crear un campo eléctrico (véase la imagen de la izquierda para visualizarlo). Este campo eléctrico obliga a los electrones a fluir en una determinada dirección, hacia las placas metálicas conductoras que recubren la célula. Este flujo se conoce como corriente energética, y la fuerza de la corriente determina la cantidad de electricidad que puede producir cada célula. Una vez que los electrones sueltos chocan con las placas metálicas, la corriente se dirige hacia los cables, permitiendo que los electrones fluyan como lo harían en cualquier otra fuente de generación eléctrica (paso 2 de nuestro proceso).
A medida que el panel solar genera una corriente eléctrica, la energía fluye a través de una serie de cables hasta un inversor (véase el paso 3 anterior). Mientras que los paneles solares generan electricidad de corriente continua (DC), la mayoría de los consumidores de electricidad necesitan electricidad de corriente alterna (AC) para alimentar sus edificios. La función del inversor es convertir la electricidad de CC a CA, haciéndola accesible para el uso diario.
Una vez que la electricidad se transforma en un estado utilizable (energía de CA), se envía desde el inversor al panel eléctrico (también llamado caja de interruptores) , y se distribuye por todo el edificio según sea necesario. La electricidad está ahora disponible para alimentar las luces, los electrodomésticos y otros dispositivos eléctricos con energía solar.
La electricidad que no se consume a través de la caja de interruptores se envía a la red de servicios públicos a través del contador de servicios públicos (nuestro último paso, como se ha descrito anteriormente). El contador de la red eléctrica mide el flujo de electricidad de la red a su propiedad y viceversa. Cuando su sistema de energía solar produce más electricidad de la que utiliza en su propiedad, este contador funciona al revés y se le abona el exceso de electricidad generada mediante el proceso de medición neta. Cuando se utiliza más electricidad de la que genera el sistema solar, se extrae la electricidad suplementaria de la red a través de este contador, haciéndolo funcionar normalmente. A menos que se haya desconectado completamente de la red mediante una solución de almacenamiento, necesitará extraer algo de energía de la red, especialmente por la noche, cuando su instalación solar no esté produciendo. Sin embargo, gran parte de esta energía de la red se compensará con el exceso de energía solar que genere a lo largo del día y en los períodos de menor uso.
Aunque los detalles detrás de la energía solar son altamente científicos, no hace falta ser un científico para transmitir los beneficios que una instalación solar puede aportar a un negocio o propietario. Un promotor solar con experiencia puede guiarle a través de estos beneficios y ayudarle a explorar si una solución solar es adecuada para su negocio.
