Funcionamiento de los paneles solares fotovoltaicos, componentes clave, tipos de células, ventajas frente a los costos, potencial solar en el Perú y opciones de formación especializada.
Los paneles solares son dispositivos que logran captar la energía del sol con el objetivo de convertirla en electricidad. Funcionan a través de células de silicio que, al recibir el impacto de la radiación solar, generan corriente continua gracias al efecto fotovoltaico.
La instalación de paneles y plantas fotovoltaicas no es una tendencia nueva, pero se espera que siga creciendo en las próximas décadas. Según la Agencia Internacional de Energía Renovable (IRENA), estos sistemas tendrán una capacidad global de 2,840 GW, mientras que, para el 2050, alcanzarán los 8,519 GW. 1
Para aprender a diseñar y desarrollar proyectos solares fotovoltaicos a gran escala en el Perú, es importante lograr un nivel de formación avanzado, con especial énfasis en el desarrollo sostenible. Para tal fin, te invitamos a explorar la Maestría en Energías Renovables y la Maestría en Gestión Ambiental y Eficiencia Energética, que ofrecemos en la E. P. Newman.
¿Qué son los paneles solares y qué componentes tienen?
Un panel solar es un dispositivo tecnológico compuesto por múltiples celdas que generan electricidad al ser expuestas a la luz del sol. Inicialmente producen corriente continua, que posteriormente se convierte en corriente alterna, para abastecer a los equipos y enchufes que se utilizan en los hogares.
La mayoría de paneles solares se fabrican con componentes duraderos y eficientes. Entre ellos figura el silicio cristalino, un material semiconductor que es la base de las células fotovoltaicas, encapsulado entre capas de vidrio templado y polímeros protectores. El sistema suele estar recubierto por marcos de aluminio, para garantizar su rigidez.
¿Cómo funcionan los paneles solares?
En el momento en que la energía solar incide sobre un panel, la energía luminosa se convierte en electricidad, en un proceso que se conoce como efecto fotovoltaico (FV), lo que explica que estos dispositivos también se denominen paneles solares fotovoltaicos.
Podemos describir su funcionamiento abordando las siguientes etapas:
Captación de luz y radiación solar
La radiación impacta en las celdas en forma de pequeñas partículas llamadas fotones, liberando su energía a los electrones del silicio.
Corriente continua
El movimiento de los electrones produce cargas positivas y negativas, lo que crea un campo eléctrico que, a su vez, genera corriente continua.
Transporte de la corriente
La corriente se dirige a unas barras colectoras presentes en el panel, las cuales se distribuyen en todas las células y se dirigen hacia los cables.
Inversor que la convierte en corriente alterna
El inversor se conecta al panel para adaptar la energía obtenida al uso doméstico. Su función es convertir la corriente continua a corriente alterna.
Regulación e introducción de la energía
Para que la energía eléctrica pueda llegar a su destino, es gestionada por un regulador, que controla los procesos de carga para proteger los paneles y extender su vida útil.
Almacenamiento de energía
En determinados casos, la energía recolectada puede almacenarse en baterías para paneles solares, para que el usuario pueda disponer de ella en otro momento.
Ventajas y desventajas de los paneles solares
Si bien los paneles solares son una opción vinculada al desarrollo sostenible, existen factores que debes tener en cuenta antes de instalar un sistema de este tipo.
Ventajas
- Reducen de forma considerable las emisiones contaminantes, pues la energía proviene de una fuente renovable como la luz solar.
- Ayudan a los hogares y negocios a ahorrar energía eléctrica, al no depender únicamente de la red eléctrica comercial.
- Contribuyen a generar oportunidades de empleo en la industria solar.
- Se pueden instalar en múltiples lugares, ya que la luz solar está disponible en cualquier parte del mundo.
- Su ciclo de vida puede extenderse por más de 30 años y el mantenimiento que requiere es mínimo.
Desventajas
- La inversión inicial para su instalación puede ser elevada, aunque también existen opciones asequibles.
- La producción de energía depende en gran medida de las condiciones climáticas, por lo que su rendimiento puede bajar en días nublados.
- Presenta limitaciones en su rendimiento, pues por lo general solo dejan pasar entre 15% y 30% de la luz solar.
¿Qué tipo de paneles solares existen?
No todos los paneles solares funcionan igual ni tienen los mismos componentes. Estas son algunas variantes disponibles en el mercado:
- Fotovoltaicos: Son, con diferencia, los más utilizados. Están compuestos por células fotovoltaicas que convierten la luz solar en energía eléctrica.
- Térmicos: Están diseñados para capturar energía térmica del sol y usarla para calentar agua o aire.
- Monocristalinos: Se fabrican a base de un mismo cristal de silicio, dividido en varias obleas. Ahorran espacio y tienen amplia duración.
- Policristalinos: Están compuestos por varios cristales de silicio, que se funden y vierten en un molde. Son menos eficientes, pero más económicos.
- Híbridos: Cuentan con tecnología fotovoltaica y térmica dentro de los mismos módulos.
- De capa fina: Se caracterizan por ser más ligeros, flexibles, estéticos y fáciles de instalar, aunque ello reduce su capacidad de producción.
- Bifaciales: Son unos paneles especiales, capaces de generar energía desde ambas caras de cada módulo, aumentando la producción total.
¿Qué se necesita para instalar paneles solares en una casa?
La instalación de paneles solares para casa está sujeta a algunos requisitos básicos, incluyendo una evaluación de la vivienda y el cálculo de su consumo energético, pues de ello dependerá el diseño del sistema, la cantidad de placas, su grado de inclinación, etc.
Los pasos básicos para la instalación incluyen:
- Diseño y montaje de la estructura de soporte.
- Instalación de los paneles solares.
- Conexión de las placas con el inversor y al cuadro eléctrico.
- Configuración del sistema.
¿Cuál es el potencial solar del Perú para generar energía?
Gracias a su ubicación y condiciones geográficas, el Perú es uno de los países con el mayor potencial de generación solar en el mundo, en especial en las zonas norte y sur. En la actualidad, contamos con siete centrales fotovoltaicas funcionando, cuya potencia instalada es de 284.48 MW. Su capacidad total se acerca a 1 GW.
En la actualidad, la matriz energética peruana se basa en el gas natural y la energía hidroeléctrica, por lo que aún no está aprovechando del todo sus altos niveles de radiación. No obstante, el Minem estima que, para el 2050, las energías renovables (incluyendo la solar) alcanzarán el 43% de la matriz energética.
Retos y nuevas tecnologías del funcionamiento de paneles solares
La energía solar no es ajena a los avances tecnológicos. En los últimos años, están surgiendo conceptos innovadores como el almacenamiento inteligente, paneles extra delgados o dispositivos más versátiles, potentes y resistentes.
Entre las tecnologías más destacadas figuran las células solares PERC, que garantizan un mejor rendimiento en condiciones de baja radiación, gracias a una capa adicional ubicada en la parte posterior de las celdas.
A ello se suma la tecnología de células solares TOPCon, que añade una capa delgada de óxido de silicio y polisilicio en la parte posterior del módulo, logrando minimizar las pérdidas de energía e incrementando su eficiencia. También tenemos la tecnología HJT, cuya estructura bifacial permite captar luz por ambos lados y mejora el rendimiento.
¿Cómo formarte en energías renovables en el Perú?
Para desarrollar proyectos fotovoltaicos a gran escala en nuestro país, necesitas una planificación eficiente, que te permita obtener el máximo provecho posible de la energía solar. Para lograrlo, es imprescindible recibir una formación de calidad en energías renovables.
Entre las alternativas más favorables figura la Maestría en Energías Renovables de la E. P. Newman, que destaca por su enfoque teórico-práctico y por abordar a detalle la estructura del mercado energético actual, lo que te ayudará a liderar proyectos rentables y amigables con el medio ambiente.
Preguntas frecuentes sobre paneles solares
¿Es rentable tener paneles solares en casa?
Sí. Tener paneles solares en casa es rentable a largo plazo, pues la inversión puede recuperarse en un plazo de 5 a 8 años, mientras que la vida útil del sistema supera los 25 años.
¿Cómo funciona un panel solar si no hay sol?
Los paneles solares pueden captar la radiación solar inclusive cuando no hay luz solar directa y el día está nublado.
¿Cuántos paneles solares se necesitan para una casa?
Los especialistas recomiendan un mínimo de cuatro unidades, para lo cual se requiere un espacio aproximado de 6 m² a 10 m².
¿Cuánto se paga de luz si tienes placas solares?
El pago exacto dependerá del consumo en cada hogar. No obstante, la tarifa de luz puede reducirse entre un 70% y 80% teniendo placas solares.
Referencias bibliográficas:
1 IRENA (2019) Future of Solar Photovoltaic: Deployment, investment, technology, grid integration and socio-economic aspects (A Global Energy Transformation: paper), International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi https://www.irena.org/publications/2019/Nov/Future-of-Solar-Photovoltaic
