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Energía> Energía Solar Act. 24 jun 2021

¿Qué son los paneles solares, cómo funcionan y cuál es su futuro?

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El sol puede proporcionar energía suficiente para dar electricidad a todo el planeta. Pero no puede hacerlo directamente. Los paneles solares son el intermediario que hace que la luz solar nos sirva de energía. Su diseño es simple y al mismo tiempo muy eficaz y permite el autoconsumo. En un futuro próximo, los paneles generarán electricidad incluso de noche.

Una sola hora de sol bastaría para abastecer las demandas energéticas de la humanidad durante todo un año. La afirmación no es exagerada y explica mejor de lo que lo haría cualquier gráfica, la importancia de que el ser humano sea capaz, a través de diferentes procesos, de convertir en energía eléctrica lo que el sol regala. La energía solar como alternativa de futuro para la humanidad.

Pero ¿cómo se lleva a cabo ese proceso casi milagroso? A través de dos sencillas instalaciones: las instalaciones solares de paneles fotovoltaicos (más conocidas como placas o paneles solares) y las térmicas. Ambas son diferentes y están formadas por equipos también distintos.

Para comprender bien lo que son estas placas fotovoltaicas lo mejor es retroceder unos años (incluso algún siglo). “Hablamos de una energía del siglo XXI, aunque en realidad se descubrió a finales del siglo XIX. Y fue durante el siglo XX cuando empezó a desarrollarse”, explica a BBVA Carlos Montoya, jefe del Departamento Solar del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), adscrito al Ministerio para la Transformación Ecológica y el Reto Demográfico. “En 1920, Albert Einstein ya descubrió el efecto fotovoltaico y por ello se llevó el Nobel un año después”.

¿Cómo funciona este efecto? Se trata de un fenómeno físico que consiste en la emisión de fotoelectrones por un material cuando este recibe energía lumínica. “Este fenómeno posibilita que explotemos la energía solar para producir electricidad”, dice Íñigo Ramírez González, investigador en energía solar fotovoltaica de la Universidad Politécnica de Madrid.

Conociendo este concepto, ahora es importante explicar qué es una instalación solar fotovoltaica. Se trata de una estructura rectangular con una unidad básica de transformación que es la célula solar y que mide aproximadamente 10 centímetros cuadrados. Un panel une sobre una plancha varias de estas células, que se recubren con un plástico llamado EVA. Se trata de un tipo de polietileno formado por varios compuestos (etileno y acetato de vinilo) que es uno de los grandes aliados de la industria fotovoltaica. ¿Por qué? Porque este polímero puede aguantar condiciones y temperaturas extremas y, además, permite que pase la luz, pero no los rayos ultravioletas, más dañinos para la piel.

Un panel solar está formado por unas 60 células, aunque este tamaño varía según los fabricantes, y su grosor es de alrededor de cuatro centímetros. Íñigo Ramírez puntualiza: “La energía que producen es de corriente continua y nosotros en nuestras casas la usamos alterna, por lo que los paneles tienen también un elemento imprescindible que es el inversor, capaz de transformar la corriente para que podamos utilizar esa energía”.

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El silicio desde 1954

Las primeras células fotovoltaicas se desarrollaron en 1954. Daryl Chapin, ingeniero electrónico; Gerald Pearson, físico, y Calvin Fuller, químico, los tres investigadores de los laboratorios estadounidenses Bell, presentaron al mundo su gran descubrimiento: se trataba de la primera célula que captaba energía del sol y con ella se podía hacer funcionar un transistor. Aquella célula tenía una particularidad: era de silicio. “Precisamente ese es el material fundamental que absorbe la luz del sol y a través del cual esa luz se transforma en electricidad. Es un semiconductor con unas características muy buenas para fabricar células solares y muy abundante en la tierra, además de barato”, explica Ramírez.

La fotovoltaica es una fuente de energía que ha ido adquiriendo más y más importancia con el paso de los años. Antes de los 70 su uso era meramente aeroespacial, pero a partir de ese momento, bajó a la Tierra. Es modular, es decir, su eficiencia no depende de su tamaño, por lo que es escalable y se puede ubicar en el hogar.

Sin embargo, en países como España su uso aún es eminentemente industrial. “Los más de 10.000 megavatios (MW) de potencia fotovoltaica instalados en el país abastecen fundamentalmente a empresas y naves industriales”, explica el jefe del Departamento Solar del IDAE. Aún nos falta mucho para llegar a China, la mayor potencia mundial en energía fotovoltaica.

Volviendo a estos paneles, otra de las preguntas más frecuentes es si las granjas (así se conoce a estas instalaciones) de paneles solares se van moviendo con el sol. Hay dos respuestas, algunos paneles están instalados sobre estructuras fijas inclinadas y otras son instalaciones con seguidor, es decir, cuentan con un motor inteligente que los va moviendo para que estén en su punto más eficiente durante todos los días del año.

Respecto a la potencia que pueden generar los paneles de tamaño estándar, se calcula que un módulo de 2 x 1 metro –entre 60 y 72 células– proporciona aproximadamente entre 300 y 445 Wp (vatios pico) por cada hora de sol.

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Futuro fotovoltaico

El futuro de los paneles pasa por el presente de la investigación científica. En la Universidad de Stanford (EE. UU.) acaban de desarrollar una instalación capaz de generar electricidad cuando el sol ya se ha ido. Las placas solares ‘a la inversa’ aprovechan la energía que irradian las placas después de muchas horas de sol. Este fenómeno se conoce como ‘enfriamiento radiativo’ y se produce cuando un cuerpo va perdiendo calor después de altas temperaturas. Recuperar ese calor que se desprende, incluso de noche, podría ser una solución para que los paneles rindan más.

Granjas solares en instalaciones elevadas sobre campos agrícolas o invernaderos para optimizar el espacio y, al mismo tiempo, mantener los paneles refrigerados por la humedad que liberan las plantaciones; rastreadores solares para seguir al sol más económicos y eficientes, o celdas solares fabricadas con componentes orgánicos que transforman las ventanas de edificios industriales o residenciales en paneles solares semitransparentes son algunas de las soluciones en marcha.

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