FUNCIONAMIENTO ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

El sol es una fuente de energía inagotable y está en el origen de todas las energías renovables, y la energía solar fotovoltaica es la más directa de todas ellas, aprovechando la energía que nos llega del Sol, para producir electricidad.

Hay algunos elementos en la naturaleza, que bajo ciertas condiciones, pueden conducir la electricidad. Estos, son conocidos como semiconductores. El Silicio cuenta con estas propiedades y es uno de los elementos más comunes en la Tierra, por lo que actualmente es el componente más utilizado en la fabricación de células fotovoltaicas, que es el principal sistema para conseguir la conversión a energía eléctrica.

Para la fabricación de células es necesario Silicio de la mayor pureza posible, de cara a que las células sean de una eficiencia elevada, además de añadirle impurezas de algunos elementos químicos como el boro y el fósforo. Cada célula es capaz de generar una corriente de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 Voltios, utilizando como fuente la radiación luminosa. En este proceso de captación, parte de la radiación incidente se pierde por reflexión y otra parte por transmisión (atraviesa la célula). Esta célula fotovoltaica funciona de manera parecida a una pila, en la que la corriente transcurre de un polo negativo a uno positivo. Al incidir la luz sobre las células fotovoltaicas, se genera una tensión. Hay que tener en cuenta que una sola célula produce poca electricidad, por lo que en cada módulo fotovoltaico se montan varias células en serie, y luego a mayor escala, estos módulos se agrupan de cara a formar un generador fotovoltaico, con el que se consigue una potencia y corriente suficiente para suministrar energía a las demandas que se requieran.

Cuando el Sol incide sobre nuestros paneles de silicio colocados en el tejado o en una superficie libre de sombras producen electricidad en corriente continua. Esa corriente se transforma en alterna, a través de un inversor, para poderla verter a la red eléctrica general y así venderla al proveedor energético que tengamos contratado.

Una instalación solar fotovoltaica, por tanto, está compuesta de módulos solares que generan corriente continua a partir de la energía que irradia el sol, un inversor que convierte esta corriente continua en corriente alterna convencional de 230 voltios, contadores que cuantifican la electricidad suministrada a la red, el cableado y una estructura de montaje para los módulos solares.

La venta a red consiste en vender a la compañía eléctrica la energía generada por paneles fotovoltaicos.

Las instalaciones de venta a red funcionan automáticamente en paralelo con la red eléctrica convencional. La instalación fotovoltaica genera electricidad que se inyecta en la red (vendemos energía).

Todo el proceso es totalmente automático y pasivo, carece de partes móviles con lo que el mantenimiento y desgaste son prácticamente nulos. Actualmente se están incorporando al mercado estructuras con seguimiento, que cuentan con partes móviles, con la función de aumentar la captación de radiación. La compañía eléctrica instala un contador que registra la energía inyectada a la red para abonársela al usuario.

Las aplicaciones de la energía solar fotovoltaica se pueden diferenciar en 3 grandes grupos:

• Aisladas de la red eléctrica (viviendas aisladas, antenas de telecomunicaciones, etc).
• Conectadas a red (Grandes o pequeñas instalaciones generadores de energía eléctrica para vender directamente a la red).
• Aplicaciones singulares (relojes, calculadoras, satélites artificiales, etc).

FOTOS DE DIFERENTES INSTALACIONES (AISLADA, CONECTADA…)

VENTAJA ENERGÍA LIMPIA

Una de las formas de producción de energía eléctrica más respetuosa con el medio ambiente es la energía fotovoltaica.

Además no hay que olvidar que estos sistemas sustituyen a otras fuentes de energía hasta ahora convencionales, como es el caso de los combustibles fósiles (petróleo y carbón) que además de ser limitados, son combustibles altamente perjudiciales para el medio ambiente por las emisiones de gases invernadero que producen.

Estas ventajas que aquí sólo se toman como medioambientales, se podrían traducir en ventajas económicas en el caso de que en la cuantificación de costes de cada energía se incluyesen los costes ambientales. Los sistemas convencionales de energía (petróleo, gas natural y carbón) tendrían que asumir el coste ambiental que supone la emisión de todos estos contaminantes a la atmósfera, con lo que estas energías convencionales no serían tan “baratas” al compararlas con fuentes de energía renovables.

Las instalaciones solares fotovoltaicas no producen ningún tipo de emisiones ni ruidos, con lo que el impacto es prácticamente nulo.

Para el cálculo de las emisiones de CO2, SOx y otros contaminantes, que se evitarían gracias a la implantación de instalaciones fotovoltaicas, se va a utilizar un valor que es función de la producción de energía (kWh) que se produzca al año.

Este valor de producción de energía se va a utilizar como si esta misma energía se produjese en una central térmica, obteniendo así las emisiones producidas, por cada kWh, a partir de fuentes convencionales de energía. Como la energía fotovoltaica no produce emisiones, todas las emisiones que se producen a partir de la central térmica son las que se van a evitar gracias a una instalación fotovoltaica.

Hay mucha información y muy dispar sobre las emisiones que producen las centrales térmicas por cada kWh producido. Tomaremos como referencia los datos suministrados por ASIF:

Según los datos incluidos en el Plan de Energías Renovables (PER), cada kWh producido con carbón provoca unas emisiones de 977 g de CO2 y si es producido con gas natural en ciclos combinados, 394 g de CO2 por kWh generado. El kWh producido en España causa unas emisiones por término medio de 400 g de CO2.
ASIF estima que una instalación FV produce una media en España de 1.200 kWh/kWp. En la siguiente tabla se resume la reducción de estas emisiones en función de la potencia fotovoltaica instalada:

CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN Y FOTOVOLTAICA

El Código Técnico de la Edificación es el marco normativo que establece las exigencias que deben cumplir los edificios en relación con los requisitos básicos de seguridad y habitabilidad establecidos en la Ley de Ordenación de la Edificación (LOE).

La sección HE5 del CTE regula la incorporación de sistemas fotovoltaicos con una potencia mínima nominal de 5 kW en los nuevos edificios, en función del uso del mismo, la superficie construida y la zona climática en la que se sitúe.

CONEXIÓN A RED

• Sobre cubierta

Este tipo de instalaciones se llevan a cabo, bajo solicitud y concesión de punto de conexión, aprovechando los contratos existentes de compra de energía eléctrica en Baja o Media Tensión.
Actualmente si se dispone de una cubierta de una nave u otro edificio, es una de las alternativas más rentables y seguras, sobre una superficie a la que no se le está obteniendo todo el rendimiento posible.
Es conveniente que al valorar el coste de la instalación, se tenga en cuenta el valor añadido que supone para su nave el complementarse energéticamente con una instalación fotovoltaica, incrementando el precio de venta de la nave además del beneficio medioambiental que produce y del descenso cuantitativo de las facturas de electricidad.

• Parques o Huertos Solares

El Parque Solar o Huerto Solar se define como la agrupación de instalaciones particulares solares fotovoltaicas conectadas a red, que comparten una misma línea de evacuación a la red eléctrica y que además comparten los gastos de Seguridad, Cerramiento y Mantenimiento de las instalaciones para buscar la máxima rentabilidad de la inversión.
En principio, cualquier Persona física o Jurídica (particular o empresa), que tenga interés en participar en inversiones muy rentables a medio-largo plazo puede optar por una inversión en una instalación desde una potencia eléctrica de 5 kW.
Para tener una idea más o menos aproximada, se presentan unos ejemplos de instalaciones de distintas potencias, situadas en la provincia de Toledo, tomando como referencia de valoración, los datos económicos de ASIF (Asociación de la Industria Fotovoltaica).

Notas explicativas:

• (*1) Potencia de la instalación: Suma de las potencias de los paneles instalados.
• (*2) Superficie aproximada de una instalación cuya potencia está definida en el punto (*1). En el caso que nos ocupa se trata de una instalación individual que pertenece a un inversor.
• (*3) Producción anual estimada, tomada de una provincia española de radiación solar media, expresada en kWh/anuales, y en Euros/anuales. Este sería el valor de la energía vendida a la empresa distribuidora (energía inyectada a la red eléctrica).

Como precio de venta de la energía, se ha tomado el fijado en el RD 661/2007, que es el precio de venta vigente para este tipo de instalaciones situadas en territorio español (0,44 €/kWh).
En cuanto a las ayudas, no se contempla ninguna ayuda a fondo perdido, de origen autonómico o estatal, ya que las mismas han desaparecido prácticamente, debido a la existencia de préstamos blandos para acometer inversiones y al aumento de la prima de venta de energía.
El TIR “Tasa de Rendimiento en tanto por cien anual y acumulativo que provoca la inversión”, sin considerar ayudas nacionales tiene un valor aproximado de un 5%.

AISLADA

En algunas ocasiones, existen viviendas, naves u otros edificios que están alejados de la red eléctrica, cuya extensión es muy costosa. En estos casos, la instalación de módulos fotovoltaicos es una buena solución. Generalmente estas instalaciones suelen ir acompañadas de un sistema de apoyo (aerogenerador, grupo electrógeno, etc.) y un acumulador de energía (generalmente una batería) con el que se pretende dotar a la instalación de la autonomía necesaria para soportar periodos en los que no hay producción energética. Estos sistemas además disponen de un regulador de carga que protege a la batería de sobrecargas y sobredescargas.