Energía Solar Fotovoltaica

Los sistemas de energía solar fotovoltaica permiten transformar la energía solar en energía eléctrica en cualquier parte del mundo y de manera autónoma. Una de las aplicaciones que ha tenido es la tecnología es la electrificación de casas Existe un número importante de demandas que reciben las empresas de energía solar por parte de particulares que quieren electrificar sus casas. El principal problema de este tipo de instalaciones es su elevado costo de instalación en relación a la cantidad de energía que son capaces de proveer. Este factor choca con el alto nivel de tecnificación y consumo con que cuentan los hogares actuales. Realizar una instalación solar fotovoltaica para electrificar una casa puede ser interesante y rentable sin embargo es necesario conocer los pros y los contras de este tipo de instalaciones.

¿Por qué electrificar una casa con energía solar fotovoltaica?

Ventajas
Son varios los atractivos de electrificar una casa por medio de paneles solares fotovoltaicos:

– Autonomía eléctrica: Es quizá la característica mas atractiva en este tipo de instalaciones. Contando con una instalación solar fotovoltaica adecuadamente dimensionada e instalada es posible prescindir totalmente del suministro de la red con sus posibles averías y sus subidas de tarifas.

– Por otro lado en muchas ocasiones esta forma de electrificación resulta ser la única posible en zonas aisladas en las que se hace extremadamente difícil la llegada de la red eléctrica general.

– Larga duración y resistencia de la instalación- Las instalaciones solares fotovoltaicas carecen de componentes con elementos mecánicos que se puedan desgastar. Esto unido a lo resistente del diseño de los mismos hace que sean muy difíciles las averías. Normalmente los componentes sufren rigurosos controles de calidad para asegurar su fiabilidad. Así los paneles solares fotovoltaicos son diseñados y sometidos a rigurosas pruebas para soportar más allá de las condiciones térmicas que se espera que puedan sufrir en su uso normal en cualquier clima de la tierra.

– Existen instalaciones solares fotovoltaicas que se mantienen con buen rendimiento desde los años 70 del siglo pasado
– Rentabilidad. Pese a ser instalaciones normalmente costosas, es posible lograr rentabilidad e incluso ingresos económicos con ellas. -Por un lado en muchas áreas aisladas, resultará más rentable realizar una instalación solar fotovoltaica que costear el tendido eléctrico desde la zona electrificada más próxima.

– Por otro lado en muchos países se han establecido leyes por las cuales las compañías eléctricas están obligadas a comprar la energía producida por métodos renovables a un precio muy superior a la tarifa que ellas mismos venden. El propietario de la instalación fotovoltaica inyecta toda su producción a la red general con una tarifa alta mientras consume energía de ella a una tarifa baja. De esta manera se obtiene un saldo positivo de la relación de venta – compra que logra hacer rentable la instalación y la amortiza en un periodo de tiempo comprendido entre 5 y 15 años de media. A partir de ese momento habrá un ingreso y ganancia neta.

Aspectos ecológicos

No menos importante y quizá la características más buscada de este tipo de instalaciones es su capacidad de producir energía limpia y renovable y así evitar que se liberen a la atmósfera una gran cantidad de contaminantes.

Inconvenientes
El principal y tal vez único inconveniente de la electrificación solar fotovoltaica de casas radica en el alto costo de su ejecución. Elemento este que puede hacer que muchos solicitantes descarten esta opción.

Tipos de sistemas de electrificación solar fotovoltaica de hogares
Los sistemas de electrificación de casas por energía solar son dos en función de que tengan o no conexión a la red eléctrica general:

Sistemas aislados:
Aquellos sin conexión a la red. Están indicados para áreas aisladas en los que resulta más costoso el tendido de la red eléctrica que realizar una instalación fotovoltaica en sí.
Estos tipos de instalaciones constan de los siguientes componentes:

– Paneles solares fotovoltaicos
– Componentes encargados de transformar la luz en energía eléctrica.

– Batería
– Es el elemento encargado de almacenar la energía eléctrica para los momentos en los que sea necesaria ya sea porque no haya luz solar o no en la suficiente potencia.

– Regulador
– Es el dispositivo que evita que la batería sufra sobrecargas cuando tiene la carga completa y los paneles siguen generando electricidad.

– Inversor (opcional)
Es el dispositivo que transforma la electricidad de corriente continua proveniente de los paneles en corriente alterna. La inmensa mayoría de los electrodomésticos funciona con corriente alterna ya que es el tipo de corriente que fluye por la red general.

No obstante existen a la venta aparatos preparados para funcionar con corriente continua y con 12 voltios con lo que podría prescindirse de este componente.

Sistemas conectados a red.

Son los sistemas fotovoltaicos para áreas ya electrificadas con la red general . Se puede contemplar dos tipos de usos:

– Producción solar fotovoltaica tendente al auto abastecimiento con apoyo en la red en momentos en los que falte energía o para volcar los excedentes de energía.

– Inyección a la red de toda la producción de la instalación fotovoltaica mientras se hace un consumo normal de la red. Esta opción es sin duda la económicamente mas interesante cuando existen leyes que priman la producción de energía eléctrica con fuentes renovables. En estos casos interesará vender la mayor cantidad de energía posible a la red a una tarifa alta recuperándola cuando la necesitamos, pero a una tarifa muy inferior.

Estos tipos de instalaciones constan de los siguientes componentes:

– Paneles solares fotovoltaicos
– Componentes encargados de transformar la luz en energía eléctrica.

– Inversor
Es el dispositivo que transforma la electricidad de corriente continua proveniente de los paneles en corriente alterna. En estos tipos de instalaciones se deberán emplear inversores de la más alta calidad ( inversores sinoidales) que convierten la corriente proveniente de los paneles en otra de características idénticas a la de la red. Suele tratarse de conversores específicos para esta aplicación.

– Contador
– Elemento que contabiliza la cantidad de electricidad que inyectamos en la red (deberá ser un contador independiente del que registra el consumo que se hace de la red)

NECESIDAD DE EMPLEAR ELEMENTOS EFICIENTES Y DE BAJO CONSUMO

En teoría es técnicamente posible realizar una instalación solar fotovoltaica para satisfacer cualquier demanda de energía por muy alta que esta sea. Sin embargo el limitante fundamental de estas instalaciones lo constituye la elevado coste de las mismas. Realizar una instalación solar fotovoltaica para una casa suele demandar de un importante desembolso económico. Nuestra sociedad actual esta acostumbrada a derrochar energía. Vivimos rodeados de numerosos componentes electrónicos que demandan un flujo constante de energía. Electrificar una casa convencional de clase media de cualquier país exigirá un desembolso inicial que lo hará inaceptable para muchas personas, por más que en un futuro se pueda amortizar. Para poder llevar a cabo instalaciones eficaces a un precio no tan desorbitante se hace necesario tomar medidas de eficiencia y ahorro para lograr el mayor aprovechamiento de cada KW producido. Con el empleo de elementos de consumo adecuados y el desarrollo de hábitos que eviten el derroche de energía, se puede lograr una reducción muy significativa de superficie captadora lo que se traduce en una reducción importante del coste de la instalación. Entre los procedimientos mas adecuados para lograr un ahorro energético destacan: Iluminación: En primer lugar es importante aprovechar al máximo la luz natural de sol durante el día. Para los momentos en que no es posible y es preciso usar iluminación artificial se hace recomendable evitar en todo caso las bombillas incandescentes, que si bien a priori son las más económicas son también las más derrochadoras de energía. Las bombillas incandescentes transforman gran parte de la energía que reciben en calor inútil. Para la iluminación se hacen más adecuadas las bombillas ahorradoras, que si bien en la tienda son más caras que las incandescentes, gracias al mucho menor consumo que tienen (ahorran hasta un 80 %) y a su larga duración son las más económicas. También son adecuados los tubos fluorescentes para espacios donde no haya un constante encendido y apagado ya que si bien el consumo una vez prendido no es muy alto es en el momento de prenderse cuando consume una importante cantidad de energía. Tan importante como contar con los componentes adecuados es el uso que se hace de ellos. Se habrá de evitar el dejar luces prendidas en habitaciones en las que no hay nadie y no sobre iluminar las estancias en función de las actividades que se van a desarrollar en ellas. Electrodomésticos: Para reducir el consumo eléctrico de electrodomésticos se deberán adquirir aquellos que sean de bajo consumo que en principio no son más caros que los convencionales. Este tipo de electrodomésticos empieza a ser habitual encontrarlos en grandes superficies ya fabricados por las grandes marcas Especial atención se deberá prestar a los refrigeradores los cuales son grandes consumidores de energía. Se deberá mantener limpia la parrilla trasera y tratar de renovarlos cada 10 años ya que se estima que un refrigerador de más de 10 años consume el doble que uno nuevo. El uso adecuado y eficiente de los electrodomésticos es también un factor de gran importancia. Habremos de procurar mantenerlos siempre es un perfecto estado y usarlos sólo cuando sea estrictamente necesario ( lavadoras y lava platos con carga completa) Comparación del dimensionado de una instalación con componentes eficientes de otra con componentes no eficientes ( para el mismo consumo)- Para demostrar el importante ahorro que se puede lograr en un hogar con el empleo de electrodomésticos eficientes hemos realizado un pequeño estudio comparativo de consumos que queda reflejado en la siguiente tabla: Elemento de consumo ELECTRODOMESTICO NO EFICIENTE ELECTRODOMESTICO EFICIENTE Refrigerador 851 KW/ año 340 KW/ año Lavadora 586 KW/ año 214 KW/ año Lavavajillas 558 KW/ año 257 KW/ año Iluminación* 657 KW/ año 131.4 KW/ año TOTAL 2652 KW/ año 942.4 KW/año 12 bombillas con un consumo medio de 1.5 horas al día. Consumo no eficiente 100 watios, Consumo eficiente 20 W El empleo de elementos ahorradores implicaría un ahorro de energía del 65% sin cambiar ningún hábito de consumo. 10 CREENCIAS ERRONEAS RESPECTO A LA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA. La energía solar fotovoltaica ha sufrido desde su creación de falsas creencias populares y prejuicios acerca de su naturaleza y funcionamiento que en cierta medida han frenado su expansión. Exponemos y rebatimos las más frecuentes de ellas: LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA RESULTA CARA. Desde una óptica simplista puede ser cierto. El KW de electricidad solar fotovoltaica resulta entre 3 y 4 veces más caro que la producida por medio de combustibles fósiles. Sin embargo los combustibles fósiles son finitos y se prevé se acaben hacia mediados de este siglo. En este proceso de agotamiento sin duda se elevará el coste de los mismos pudiendo superar el de la generación fotovoltaica. Por otro lado los paneles solares fotovoltaicos ven reducir de manera progresiva sus precios y ya se anuncian nuevas tecnologías que se estiman que podrán cambiar totalmente las cosas. Por otro lado, el precio de la generación de electricidad por medio de combustibles fósiles es engañoso ya que existen otra serie de problemas que traen aparejados costes indirectos que no son tenidos en cuenta en el cálculo. Problemas como son los de salud pública (atención medica a enfermedades respiratorias y alergias provocadas por los contaminantes), problemas medioambientales (lluvias ácidas, mareas negras y los previsibles e inmensos futuros gastos provocados por el cambio climático) y sociales (ingentes costes humanos y económicos en guerras por conseguir el acceso y control del petróleo). De tener estos factores en cuenta el costo de la energía convencional resulta inadmisible. EL FACTOR DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA SOLAR EN ENERGÍA ELÉCTRICA DE LOS PANELES SOLARES ES MUY REDUCIDA. Los paneles fotovoltaicos que se pueden encontrar actualmente en el mercado tienen un rendimiento inferior al 20 %. Sin embargo los sistemas de obtención de energía través del petróleo no son superiores. Un coche tiene un rendimiento de entorno al 10 % lo que significa que de 100 litros, sólo empleará la energía contenida en 10 litros para conseguir que tenga movimiento, el resto se pierde en calor inútil y en contaminación. Por otro lado las centrales térmicas más avanzadas sólo tienen un rendimiento del 35% en el mejor de los casos. Otra ventaja añadida de la energía solar fotovoltaica es que se consume allí donde se produce con lo cual se evitan las pérdidas del transporte que puede llegar a ser de hasta el 10%. CUANDO NO HAY LUZ SOLAR, NO HAY ENERGÍA ELÉCTRICA Aspecto que ha quedado ampliamente superado, ya sea por medio de baterías que almacenan la energía para los momentos en que no hay luz solar o mediante la inyección de la energía a la red eléctrica general para su posterior recuperación en las horas sin luz natural. Por otra parte la energía producida por los paneles solares fotovoltaicos es segura, pues siempre incidirá tarde o temprano el Sol. La cantidad de horas de Sol directo que reciben los paneles se puede saber con relativa exactitud gracias a las tablas climatológicas locales. En cualquier caso siempre se podrá contar con un mínimo de energía que se puede producir en función de la media de radiación solar anual del lugar. PARA SATISFACER LAS NECESIDADES DE ELECTRICIDAD NO SE DISPONE DE LA SUFICIENTE SUPERFICIE UTILIZABLE PARA COLOCAR PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS. Existe una importante cantidad de espacios que pueden ser utilizados como superficies captadoras de energía solar fotovoltaica: tejados de viviendas, azoteas de grandes superficies y almacenes, techumbres de aeropuertos, etc. Se ha estimado que en una ciudad como Barcelona (España) para producir la electricidad que la ciudad consume, bastaría con un 37 % de la superficie de la misma. En áreas menos densamente pobladas este porcentaje resultaría sensiblemente inferior. ESTE TIPO DE INSTALACIONES PRECISA DE COSTOSOS MANTENIMIENTOS. Se estima que el mantenimiento anual que hay que realizar supone un costo inferior al 1 % del precio de la energía producida. ES NECESARIO LIMPIAR LOS PANELES CON DEMASIADA FRECUENCIA PARA QUE TENGAN UN BUEN RENDIMIENTO. Suele ser suficiente con la limpieza que realiza la propia lluvia. En cualquier caso la capa de polvo que se pueda colocar sobre la superficie no afecta prácticamente el rendimiento de los paneles. LOS PANELES SOLARES ROMPEN FÁCILMENTE CON EL GRANIZO O CON UNA PEDRADA. Debido a su diseño altamente resistente, no se conocen roturas por granizo y muy escasamente por pedradas. En cualquier caso para evitar esto último debido a su versatilidad es sencillo ubicar los paneles solares fotovoltaicos en zonas de difícil acceso para los vándalos. LOS PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS CARECEN DE FIABILIDAD. Los paneles solares fotovoltaicos carecen de partes móviles y están diseñados para resistir en condiciones ambientales que sobrepasan ampliamente las que se van a encontrar en las áreas de instalación. Estas características hacen que la posibilidad de averías sea muy reducida. LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA CARECE DE POTENCIA SUFICIENTE PARA ABASTECER A MUCHAS APLICACIONES COMO LAS INDUSTRIALES. Técnicamente es posible realizar una instalación para satisfacer cualquier tipo de demanda, el único limitante es el costo de la misma. En cualquier caso la energía producida puede ser inyectada a la red eléctrica general que puede satisfacer todas las necesidades eléctricas. SE GASTA MAS ENERGÍA EN FABRICAR LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS QUE LA QUE SON CAPACES DE PRODUCIR. En la fabricación de los paneles fotovoltaicos se gasta una importante cantidad de energía, sin embargo se estima que en entre 2 y 5 años (según el área climática mas o menos favorable en el mundo) se ha recuperado toda la energía que se ha gastado en la producción del panel. Teniendo en cuenta que la vida media del panel solar fotovoltaico es superior a los 30 años se comprende que la energía producida superará con creces a la invertida.