Paneles Solares o Módulos Fotovoltaicos

Paneles Solares o Módulos Fotovoltaicos

Los Paneles Solares o Módulos Fotovoltaicos son un conjunto de celdas fotovoltaicas conectadas en serie o en paralelo para generar los voltajes y corrientes deseados. Por lo general cada celda produce 0.5 voltios, entonces para un panel típico de 36 celdas se tendría unos 18 voltios en condiciones estándares de testeo y un voltaje nominal de 12 voltios. La corriente de salida está determinada por la cantidad del área superficial y la eficiencia por unidad de una celda individual en el panel. Normalmente se habla de paneles de 12 voltios y 24 voltios, y las potencias comerciales producidas oscilan entre los 10 watts y los 400 watts, que llegan actualmente.

Partes de un panel solar
Figura 01. Partes de un panel solar
Efecto Fotoeléctrico

Tipo de Paneles Solares o Módulos Fotovoltaicos

I. Paneles Solares por Tipo de Celdas

Celdas de GaAs
Son las celdas utilizadas en los sistemas fotovoltaicos de la NASA. De galio-arsénico, son las celdas más adecuadas para la fabricación debido a su eficiencia que está entre un 27% 28%, para celdas de tipo monocristalino (para GaAs), pero la única dificultad radica en que el material es poco abundante, haciendo sus costos de fabricación aún sean elevados. Este tipo de celdas poseen un elevado coeficiente de absorción por lo que su eficiencia es elevada, además pueden trabajar con mayores temperaturas que las celdas de silicio-monocristalino.
 
Paneles NASA
Figura 03. Celdas solares en panales de satélites
Celdas Bifaciales

Este tipo de celdas está compuestas por dos capas activas tanto en su cara frontal y posterior, lo cual permite captar la radiación directa y la reflejada en el suelo (albedo). De esta manera se podría agregar hasta un 30% de energía del total generado por la capa frontal. Este tipo de celdas tiene un rendimiento mayor que las celdas de una sola capa, su dificultad radica en los costes de producción debido a los diversos tratamientos para ambas capas activas.

Figura 04. Panel Solar con Celdas Bifaciales
Celdas de Silicio Amorfo

Este tipo de celdas tienen la ventaja de ser más delgadas que las de silicio monocristalino Las celdas de silicio amorfo llegan a eficiencias alrededor de 9%. Sus costos de fabricación son más barato que otras tecnologías debido a que usa poco material y la facilidad de fabricación

en masa, sin embargo la dificultad es el poco tiempo de vida. Son usadas en para pequeñas alimentaciones eléctricas, como las calculadoras solares.

Paneles-Solares-de-Silicio-Amorfo
Figura 05. Panel Flexible
Figura 06. Panel Amorfo
Celdas de Silicio Policristalino

Celdas de Silicio Policristalino Se de nomina del tipo policristalino debido a que la solidificación se hace en múltiples cristales. Tienen una eficiencia de alrededor del 14 % y 18 % y una ventaja de fabricación es que se puede producir de forma cuadrada lo que facilita la fabricación de paneles solares compactos.

Celdas de Silicio Monocristalino

Son las celdas más usada actualmente. Una celda de silicio monocristalino es en realidad un diodo de unión p-n que se hace especialmente sensible a la iluminación, generando corriente eléctrica. Su rendimiento puede llegar hasta el 20%.

Paneles por tipo de celda
Figura 07. Panales por tipo de celdas

Nuevas Tecnologías 2020 en Celdas Solares 

La mayoría de los fabricantes de paneles ofrecen una gama de modelos que incluyen variedades mono y poli (también conocidas como múltiples) con varias clasificaciones de potencia y condiciones de garantía.

La eficiencia del panel solar se ha incrementado sustancialmente en los últimos años debido a muchos avances en la tecnología en celdas fotovoltaicas, que incluyen:

  • PERC – Emisor pasivado de celda posterior
  • Multi Busbar – Multi barras de cinta y alambre
  • Paneles divididos – utilizando células de medio corte
  • Paneles Inteligentes CC – con optimizadores integrados de potencia (CC)
  • Doble vidrio – Doble vidrio sin marco
  • Células estriadas – células superpuestas
  • IBC – Células de contacto de espalda interdigitadas
Celdas Tipo PERC o Celdas Pasivadas

En los últimos dos años, las celdas tipo PERC han emergido como la tecnología de primera calidad para muchos fabricantes de celdas monocristalinas como de celdas policristalinas. PERC significa ” Emisor pasivado y célula trasera “, que es una arquitectura celular más avanzada. En pocas palabras, el PERC (ver figura 08) usa una capa de pasivación en la parte posterior de la celda para mejorar la “eficiencia cuántica”.

Esto significa que se pueden absorber más fotones de luz, lo que aumenta la eficiencia total. Una tecnología PERC común es el Al-BSF local o el Campo de superficie posterior de aluminio local, pero se han desarrollado otras variaciones, como PERT (parte trasera del emisor pasivo totalmente difundido) y PERL (Emisor pasivado y parte posterior con difusión local).

El director del Centro Australiano de Energía Fotovoltaica Avanzada en UNSW, el profesor Martin Green, inventó el concepto PERC que ahora es ampliamente utilizado por muchos de los principales fabricantes de células fotovoltaicas en todo el mundo.

A principios de noviembre de 2017, el fabricante chino JinkoSolar logró un récord mundial de eficiencia celular del 23,45 % para la tecnología de contacto posterior del emisor pasivado basado en silicio monocristalino (PERC).

Celdas PERC
Figura 08. Celdas Tipo Pert
Celdas Bus Bar o de Barras Múltiples

Las barras de distribución son cables finos o cintas que se extienden por cada celda y transportan los electrones (corriente) a través del módulo solar. A medida que las células fotovoltaicas se han vuelto más eficientes, a su vez generan más corriente, por lo que en los últimos años la mayoría de los fabricantes han pasado de 3 barras a 5 o 6 barras. Algunos fabricantes como LG Energy han ido un paso más allá y han desarrollado sistemas de cables múltiples que utilizan hasta 12 cables redondos muy finos en lugar de barras de distribución planas.

El compromiso es que las barras colectoras en realidad sombrean parte de la celda y, por lo tanto, pueden reducir ligeramente el rendimiento si son demasiado grandes, por lo que deben diseñarse con cuidado. Por otro lado, las barras colectoras múltiples ofrecen menor resistencia y un recorrido más corto para que los electrones viajen, lo que resulta en un mayor rendimiento.

Celdas Bus Bar 01
Figura 09. Celdas Bus Bar
Celdas Bus Bar 02
Paneles Divididos o Doble Celda

Otra innovación reciente es utilizar celdas de tamaño medio o medio en lugar de celdas cuadradas de tamaño completo y mover la caja de conexiones al centro del módulo. Esto divide efectivamente el panel solar en 2 paneles más pequeños de 50% de capacidad, cada uno de los cuales trabaja en paralelo.

Esto tiene múltiples beneficios, incluido un mayor rendimiento debido a las menores pérdidas de resistencia a través de las barras de bus (colectores actuales). Como cada celda tiene la mitad del tamaño, produce la mitad de la corriente con el mismo voltaje, lo que significa que el ancho de la barra se puede reducir a la mitad, lo que reduce el sombreado y las pérdidas de la celda. 

La corriente más baja también se traduce en temperaturas celulares más bajas, lo que a su vez reduce la formación potencial y la severidad de los puntos calientes debido al sombreado localizado, la suciedad o el daño celular.

Paneles doble celdas 02
Foto 10. Paneles Doble Celda
Paneles Inteligentes CC

Una nueva tecnología que se está volviendo cada vez más popular es la adición de optimizadores integrados de potencia (CC) dentro del panel solar. Los optimizadores son básicamente conjuntos de chips pequeños que tienen la capacidad de omitir células sombreadas o sucias que de otro modo reducirían la salida total de la matriz solar (panel solar). El sombreado y la suciedad pueden generar puntos calientes con el tiempo, lo que a su vez reduce la vida útil del panel. 

Los optimizadores de potencia han estado disponibles como un componente adicional durante muchos años por algunos fabricantes, pero ahora algunos fabricantes están desarrollando paneles con optimizadores incorporados dentro de la caja de conexiones en la parte posterior del panel. 

Por ejemplo la empresas Jinko Solar, Energia Tigo y Trina Solar tiene los optimizadores tipo TS4 y están disponibles como opciones integradas al panel . También se pueden agregar a cualquier panel existente como un optimizador de complemento con varias opciones disponibles.

smartpaneles
Foto 11. Paneles Inteligentes con CC
Evolución de Paneles 03
Foto 12. Evolución de la Eficiencia en Paneles Solares

II. Paneles Solares o Módulos Fotovoltaicos por Tipo de Voltaje

En el mercado de los paneles solares es importante diferenciar y conocer los 3 tipos de paneles que existen. Estamos hablando de los paneles solares de 12V, los paneles solares de 24V y los llamados paneles solares de 24V, para sistemas de conexión a red. Cada uno de ellos tiene sus características técnicas, las cuales deberás tener en cuenta al momento de comprar los otros equipos del sistema fotovoltaico. A continuación conocerás cuales son esto tipo de paneles:

Paneles Solares de 12V para Sistemas Aislados o Autónomos

Los paneles solares o módulos fotovoltaicos de 12V están compuestas por 36 celdas de silicio y abarcan un abanico de potencias desde los 5W hasta los 150W. Estos paneles se suelen utilizar en instalaciones de baja o media potencia donde hay consumos reducidos o un uso esporádico. Un ejemplo de panel solar de 12V es el panel de 150W. 

Las 36 celdas que componen este tipo de panel, están conectadas creando un voltaje de funcionamiento cercano a 18V. Esto se hace así ya que en el circuito eléctrico, hay pérdidas de voltaje de este modo se asegura que cuando el voltaje llegue a la batería este será superior a 12V y la energía se almacenará correctamente.

Para el funcionamiento de estos paneles es suficiente utilizar un controlador de onda modificada, es decir los llamados PWM, que son los modelos standard. Mientras que en lo que se refiere al almacenamiento de la energía generada, se deberá utilizar una batería solar de 12V o bien varias baterías de 12V conectadas en paralelo (con lo cual se mantiene el voltaje a 12V pero se suma la corriente, la cual se almacenará de las baterías conectadas). 

Panel 36 Celdas
Panel 36 Celdas 100W

Panales Solares de 24V para Sistemas Aislados o Autónomos

Los paneles solares o módulos fotovoltaicos de 24V funcionan para sistemas aislados a red, para voltajes de 24V. Están formados por 72 celdas (monocristalinos y policristalinos), por lo cual su tamaño es mayor y generan potencias que oscilan desde los 150 hasta los 380 (W). Tambien están los paneles de 144 celdas (monocristalinos y tipo mono pert) y que logran potencias de hasta 430W. Hasta 200W también pueden usar un regulador convencional PWM, pero para mayores potencias se reomienda usar controladores tipo MPPT.

Se recomienda baterías conectadas a 24V, es decir se utilizan batería de 12V conectadas en serie formando conjuntos de 24V. Las celdas de estas placas solares están conectadas creando un voltaje aproximado de 37V. Con esto se garantiza que la energía generada por estas placas solares llegará a las baterías a un voltaje superior a los 24V. Gracias a esto no sólo se realiza bien la carga sino que además se estabiliza la batería limpiándose sus placas de corrosión y alargándose su vida útil. 

Las paneles solares de 36, 72 y 144 celdas (de 12 y 24V) se conocen como placas solares para sistemas aislados a red, ya que han sido diseñadas para uso en instalaciones de aislada o autónomas, es decir, en instalaciones que funcionan de forma autónoma con baterías.

Panel 144 Celdas

Panales Solares de 24V para Sistemas de Conexión a Red o Huertas Solares

En tercer lugar encontramos las paneles solares o módulos fotovoltaicos, utilizados para conexión a red de 24V. Este tipo de paneles fueron diseñados inicialmente para uso en huertas solares de conexión a red donde la energía producida se distribuía directamente a la red eléctrica. Este tipo de paneles están compuestos por 60 (policristalinos o monocristalino) o de 120 celdas (tipo mono pert) en lugar de 72 o 144, conectadas con el objetivo de producir una potencia alta penalizando un voltaje bajo cercano a 29V. 

En instalaciones solares autónomas, los paneles de red no pueden utilizarse con controladores normales PWM a causa de su bajo voltaje y de las pérdidas, de potencia, en el circuito eléctrico, pues la energía que llegaría a las baterías sería inferior a los 24V necesarios para su correcta carga. Para usar este tipo de placas es necesario instalar un regulador MPPT en lugar del clásico de PWM. La función del regulador MPPT es amplificar el voltaje hasta los 37V, igual que el que tendría un panel solar de 24V de aislada. 

De este modo se realizará la carga correctamente y se ecualizarán las baterías. Los controladores tipo MPPT son más caros y eficientes que los PWM ya que son más complejos, lo cual habrá que tener en cuenta a la hora de calcular el coste total de la instalación.

Panel 120 Celdas

III. Características Eléctricas de un Panel Solar o Módulo Fotovoltaico

Las características eléctricas de los paneles solares o módulos fotovoltaicos son: Potencia (P), Corriente (I) e Tensión (V)

Las Condiciones Estándares de Medida en Paneles:

  • Irradianciade 1.000 W/m2,
  • Temperatura de la célula de 25 ºC, y
  • Más Masa de aire igual a 1.5.

   PM, IMe VM= Potencia máxima, Corriente y Tensión de máxima potencia

   PM= IMx VM (Fórmula de Watts)

Curva Corriente-Voltaje
Figura 13. Gráfica Corriente-Voltaje de un panel

IV. ¿Como Instalar los Paneles Solares Fotovoltaicos?

Conexión de Paneles en Paralelo
  • Conexión en Paralelo. Este tipo de conexión se se realiza con la unión del cable positivo de un panel, con el cable positivo del otro panel a conectar y de igual forma para el cable negativo. La unión en paralelo entre los paneles solares proporciona una tensión (V) igual a la del módulo (12-24 V).
  • Potencia de Paneles. Cabe resaltar que para la conexión de los paneles, se recomienda que estos deben ser de igual potencia.
Conexión en Paralelo
Figura 14. Arreglo de Paneles en Paralelo
Conexión de Paneles en Serie
  • Conexión en serie. La forma de conectar en serie dos o más paneles fotovoltaicos es conectando polo positivo del primer panel con el polo negativo del segundo panel y así sucesivamente. La unión en serie da una tensión igual a la suma de cada módulo (por ejemplo 12 V, 24 V, 36 V , etc.), dependiendo del número de placas interconectadas.
  • Potencia de Paneles. Cabe resaltar que para la conexión de los paneles, se recomienda que estos deben ser de igual potencia.
Conexión en Serie
Figura 15. Arreglo de Paneles en Serie
Conexión de Paneles en Serie y en Paralelo
Figura 16. Arreglo de Paneles en Serie y en Paralelo

V. Costo Solar Fotovoltaico

Panales Solares Precio

Los precios de los paneles solares o módulos fotovoltaicos (FV), se ha reducido a más de 10 veces su precio en los últimos 30 años (ver figura 17), sin embargo, el costo actual del sistema en su conjunto (SFV) siguen teniendo costos iniciales altos, en comparación con los costos del mercado de las empresas distribuidoras de electricidad. Sin embargo el retorno de inversión para este tipo de proyectos solares tiende a recuperarse a los 4 a 5 años de hecha la inversión.

El costo de los sistemas fotovoltaicos (SFV), generalmente dependen en gran medida del costo de los componentes individuales del sistema (controladores, Inversores, baterías e infraestructura), así como la ubicación y otros factores que afectan el rendimiento global del sistema. El mayor componente del costo de inversión de los sistemas fotovoltaicos es el costo de las baterías de ciclo profundo, el cual representa el 50% del costo total del sistema. 

Hay otros factores que incrementan los costos, adicionales a la compra del suministro de equipos y su infraestructura, como el costo de instalación, operación y mantenimiento. Debido a la dinámica del desarrollo de costos de sistemas fotovoltaicos (ver figura 18), este artículo se centra en las tendencias de costos más que el costo actual. 

 

costo de paneles 2
Figura 17. Evolución del precio del panel $/W
costo de paneles
Figura 18. Costo de Paneles Solares al 2050
Ratios de Costo $/watts de  Paneles Solares

El promedio global de los precios mundiales de energía fotovoltaica de la fábrica de paneles se redujo de alrededor de 22 USD/W en 1980 a menos de 1,5 USD/W en 2010 (según Bloomberg, 2010). La mayoría de los estudios sobre la curva de aprendizaje de energía fotovoltaica se enfocan en los paneles solares fotovoltaicos, ya que representan uno de los ítem con mayor incidencia para un sistema fotovoltaico (Yang, 2010). 

La figura 17, ilustra la evolución de precios en los paneles FV de silicio cristalino en los últimos 35 años, mientras que la figura 18, ilustra las proyecciones de los ratios de $/W para paneles solares al año 2050. El enorme crecimiento de la demanda, de paneles, se produjo a partir de 2003, pero todavía con una oferta limitada del mercado, que luego se transformó en un mercado impulsado por la mayor demanda, que alcanzó uno de sus pico en el 2008, lo que conduce a una reducción significativa de precios debido al exceso de capacidad de paneles en el mercado. Actualmente en el mercado internacional se tienen ratios de 0.30 $/W para compra de paneles en precios en la ciudad de fabricación.

Costo de paneles en el mercado peruano

Y en el mercado peruano, podemos encontrar precios de paneles solares en Lima, Arequipa, Moquegua, Piura, Trujillo aproximadamente a 0.50 a 0.60 $/W, esto para una cierta cantidad de paneles solares. Así mismo los costo de suministro e instalación para sistemas de conexión a red (residenciales e industriales) y así también para sistemas de bombeo solar, es de aproximadamente de 2,000 $/KW.

Así mismo en la tienda virtual de Voltaika Perú, podrás encontrar precios de paneles solares, desde paneles de 100W hasta paneles de 330W y kits para sistemas: aislado a red, de interconexión a red, sistemas de bombeo y todo lo relacionado a la energía solar. En este link puedes visitar nuestra tienda online store.voltaika.net.

Cargador Solar

¿Qué es un Cargador Solar?

Un Cargador Solar, es un equipo conformado por un sistema fotovoltaico básico, con el objetivo de cargar teléfonos celulares y tablets, algunos de los cargadores también pueden cargar laptops, en nuestro medio se han aprovechado para instalarlos en parques, pero también pueden ser utilizadas en zonas rurales como instituciones del estado como: municipalidades, institutos y escuelas primarias y secundarias. Este dispositivo aparte de cargar los equipos es autosostenible y ecológico.

 

 

¿Cuáles con los componentes del Cargador Volti-Solar?

De acuerdo al área de diseño de Voltaika Perú, el sistema fotovoltaico Volti-Solar está constituido por un panel de 100Wp, un controlador solar mppt de 20Ah, un conversor de DC de 12V a 5V y una batería solar tipo AGM de 60Ah. Este sistema fotovoltaico en la condición más desfavorable (en la época de invierno) puede abastecer a 10 smartphone y 4 Tablets, durante 8 horas al día. Así mismo esta incluido el tablero de control o de fuerza, donde se ubica la batería, el controlador, el conversor, la llave de fuerza y una estructura metálica de soporte, al cual soporta el panel y la mesa donde se coloca el equipo a cargar.

¿Como funciona el Cargador?

Para este sistema: los paneles fotovoltaicos convierten la radiación solar en energía eléctrica de corriente continua, esta a su vez se almacena en los acumuladores (baterías ciclo profundo) y estas trasmiten la corirente continua de 12 voltios de la batería hacia el smartphone o tableta, mediante un conversor de corriente continua que baja el voltaje de 12V a 5V. Este innovador producto lo puedes encontrar en la tienda virtual store.voltaika.net

Energía Solar – Artículo de Voltaika Perú

La Energía Solar

¿Que es la Energía Solar?

En estricto concepto, las energías renovables tienen su origen en la energía solar. Es así como la energía eólica, geotérmica, mareomotriz, e incluso la biomasa, son energías con aprovechamientos indirectos de la energía aportada por el sol. Sin embargo, de forma específica la radiación solar ofrece varias maneras de generación de energía, ya sea como fuente directa de calentamiento (energía solar térmica) o como también la producción de electricidad (energía solar fotovoltaica). Y con una alta probabilidad en el futuro, como la obtención de combustibles de uso directo, como podría ser el hidrógeno (ver figura 01 y 02).

La energía solar es la energía radiante producida en el Sol, como resultado de reacciones nucleares de fusión que llegan a la Tierra a través del espacio en paquetes de energía llamados fotones luz. Estos se combinan con la atmósfera y la superficie terrestres. 

Del espectro de la radiación electromagnética, el espectro de luz visible es la que utilizan los paneles fotovoltaicos para generar energía eléctrica. Así mismo la energía solar es un tipo de energía limpia y renovable, pues su fuente el sol es un recurso abundante y se considera inagotable.

Un dato importante que de debemos tener en cuenta, es que la radiación solar que llega a la tierra en un solo día, tiene el potencial de producir la energía eléctrica para satisfacer las necesidades mundiales de energía durante todo un año. La energía solar fotovoltaica y la solar térmica, son las aplicaciones más utilizadas para aprovechar la energía del sol . En la actualidad, la tecnología fotovoltaica produce un 3.0% de la demanda mundial de energía.

Energía Solar Fotovoltaica
Figura N°01.- Sistema Solar Fotovoltaico a través de Paneles Solares
Energía Solar
Figura N°02.- Formas de Generación de Energía Solar

¿Que es la radiación solar?

Se conoce por radiación solar al conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol. El sol se comporta como un cuerpo negro que emite energía, siguiendo la Ley de Planck a una temperatura de unos 6000 grados kelvin (°K). La radiación solar se distribuye desde el espectro de infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiación alcanza la superficie de la Tierra, debido a que las ondas ultravioletas más cortas, son absorbidas por los gases de la atmósfera, fundamentalmente por el ozono. La magnitud que mide la radiación solar que llega a la Tierra es la Irradiancia, que mide la energía por unidad de tiempo y área. Este tipo de radiación alcanza la superficie de la Tierra. Su unidad es el vatio por metro cuadrado (W/m2).
 

La Radiación Solar, se define también como el flujo de energía que recibimos del Sol, en forma de ondas electromagnéticas (luz visible, infrarroja y violeta), estas con diferentes frecuencias. Aproximadamente la mitad de ondas electromagnéticas que recibimos, pueden ser detectadas por el ojo humano, constituyendo lo que conocemos como luz visible. De la otra mitad, la mayoría se sitúa en la parte infrarroja del espectro y una pequeña parte en la ultravioleta. 

La porción de esta radiación que no es absorbida por la atmósfera, es la que produce quemaduras en la piel a la gente que se expone muchas horas al día sin protección. La radiación solar se mide normalmente con un instrumento denominado pirómetro.
Figura 03.- Radiación Solar
Espectro de Radiación Solar

Al examinar el espectro de la radiación solar, podemos observar que la mayor parte de la energía transmitida por el sol se encuentra en la parte visible del espectro lo cual representa el 47% del total de energía (ver figura 04).

Es importante considerar que la radiación ultravioleta tienen bastante energía sin embargo son poco abundantes (sólo el 7% del total pertenecen a este rango de radiación). Por otro lado, las radiaciones infrarrojas son mucho más abundantes (46% del total) pero mucho menos energéticas que las anteriores.

La radiación solar incidente por unidad de superficie y unidad de tiempo se denomina Irradiancia. La irradiancia medida sobre una superficie perpendicular a los rayos solares se denomina constante solar y su valor estimado es de 1,366 vatio por metro cuadrado (W/m2).

Radiación Solar
Figura 04.- Radiación Solar Visible
Radiación Solar
Figura 05.- Espectro Electromagnético

¿Cuales son los Tipos de Energía Solar?

Son dos tipos de energía, la energía solar pasiva y la energía solar activa.

Energía Solar Pasiva

La forma más antigua de aprovechamiento de la energía es el calentamiento de las viviendas, pasando por aplicaciones más industriales como la obtención de la sal (evaporación de aguas en las salinas), fabricación de adobes (secado del barro moldeado), calefacción con muro trombe (ver figura 06), invernaderos para secado de granos de café (ver figura 07), entre otras. Esta forma de utilización se puede considerar como energía solar pasiva, pues hace uso directo de la luz solar. Aplicaciones de este tipo energía, se puede llevar a la arquitectura de viviendas y edificios. En donde el calor del sol se puede captar y almacenar y distribuirlo de forma natural, sin necesidad de elementos mecánicos. 

La energía solar pasiva se considera en muchos países como una opción energética de gran potencialidad, que se ha venido aplicando casi exclusivamente en las edificaciones. Formando parte de lo que hoy se conoce como Arquitectura Bioclimática. En las figuras 06 y 07, se presentan algunas aplicaciones domésticas de este concepto.

Energía Solar pasiva
Figura 06.- Energía Solar Pasiva - Muro Trombe
Energía Solar pasiva
Figura 07.- Energía Solar Pasiva - Efecto Invernadero

Energía Solar Activa

Es aquella energía que aprovecha la luz solar, mediante un mecanismo y la convierte en energía térmica o eléctrica. El sistema o mecanismo capta el calor, lo almacena y lo trasmite a colectores o celdas fotovoltaicas. Las aplicaciones para este tipo de energía pueden ser muchas como la energía térmica  para bajas, medias y altas temperaturas.

Energía Solar Térmica de Baja Temperatura

La tecnología solar térmica activa, de baja temperatura, está basada en la utilización de colectores de placa plana y es la más desarrollada. Se utiliza en aplicaciones que requieren temperaturas inferiores a los 50 y 60°C. El sistema está constituido por un colector que capta la radiación, un sistema de almacenamiento, un sistema de transporte de energía (tuberías, bombas) y otro de utilización (consumo) de la energía solar captada. Son instalaciones con forma de panel que deben ser inclinadas y orientadas de manera que el aprovechamiento de la energía sea máximo (para nuestro país, el colector se orienta hacia el ecuador, es decir hacia el norte). Una aplicación de este tipo de energía son las termas solares.

En la figura 08 se muestra una instalación típica de colector solar de placa plana o terma solar. Las placas utilizan la energía del sol para calentar el fluido portador que, a su vez, proporciona calor utilizable en una casa. El fluido, agua en este caso, circula a través de las tuberías (cobre) en el colector solar y durante el proceso absorbe algo de esta energía. Después se mueve a un sistema de intercambiador de calor, donde calienta el agua que se utilizará en la vivienda. 

Colector Solar
Figura 08 - Colector Solar - Energía Solar Térmica de Baja Temperatura
Energía Solar Térmica de Media y Alta Temperatura
La tecnología solar activa de media y alta temperatura está menos desarrollada. En efecto, a partir de los 80°C la eficiencia de los colectores solares de placa plana es baja, y por ello es necesario el uso de otro tipo de colectores, por ejemplo, cilíndricos parabólicos (ver figura 09), la torre solar de espejos (ver figura 10). Además, para temperaturas altas se precisa mayor cantidad de radiación solar y, por lo tanto, una mayor concentración de ésta, así como la utilización de nuevos elementos para conseguirlo. Estos elementos son costosos y todavía están en proceso de desarrollo. 
Colector Solar Parabólico
Figura 09.- Colector Solar Parabólico
Figura 10.- Torre Solar de Dubai
Energía Solar Fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica, también se puede considerar una energía solar activa. Consiste en la conversión directa de la radiación solar en electricidad mediante sistemas fotovoltaicos. Un sistema fotovoltaico está formado por las celdas solares (que transforman la luz en electricidad), acumuladores o baterias solares, un regulador o controlador de carga (que controla el voltaje de carga y descarga de las baterías) y un sistema de inversión de corriente (que convierte la energía de corriente continua a corriente alterna). 

Es importante la posición de las celdas o paneles fotovoltaicos (ver figura 11), que deben estar inclinados y orientados de forma determinada, con el fin de aprovechar al máximo la radiación solar a lo largo del año. Estos tipos de paneles suelen ser de silicio (monocristalino, policristalino o amorfo), pero se encuentra en desarrollo el posible uso de otros materiales (sulfuro de cadmio, por ejemplo), donde se tiene presente el costo de la obtención del material (el silicio consume una gran cantidad de electricidad). La eficiencia que se alcanza con los sistemas fotovoltaicos, varía entre 18% a 20% en paneles monocristalinos y 17% en paneles policristalinos.

Sistema Solar Fotovoltaico
Figura 11.- Sistema Solar Fotovoltaico
Efecto Fotoeléctrico

El efecto fotovoltaico se produce cuando el material de la celda solar (silicio u otro material semiconductor) absorbe parte de los fotones del sol. El fotón absorbido libera a un electrón que se encuentra en el interior de la celda. Ambos lados de la celda están conectados por un cable eléctrico, así que se genera una corriente eléctrica como se puede observar en la figura 12. 

Efecto Fotoeléctrico
Figura 12.- Efecto Fotoeléctrico

¿Cuales son los Beneficios de la Energía Fotovoltaica?

La energía fotovoltaica es una tecnología que presenta numerosos beneficios ya que genera electricidad de forma limpia y adaptada a las necesidades actuales. Voltaika Perú quiere recordar cinco beneficios de la energía solar fotovoltaica:

  • Es una fuente de energía limpia, renovable, infinita y silenciosa.
  • No consume combustibles ni genera residuos.
  • Posibilidad de vender potencia sobrante.
  • Requiere poco mantenimiento.
  • Los paneles tienen una larga vida y resisten a condiciones climáticas adversas.
  • Los paneles pueden colocarse sobre techos, cubiertas industriales… sin ocupar espacio útil y sin impacto arquitectónico.
  • Es una tecnología cada vez más asequible económicamente.
  • Subvenciones, desgravaciones fiscales.¿¡

Beneficios de la Energía Solar
Figura 13.- Beneficios de la Energía Fotovoltaica

Iluminación Solar – Playa Luna Bungalow

Energía Solar en Playa Luna Bungalow

Actualmente las energías renovables, como la energía solar se viene masificando cada vez con mas fuerza, esto debido a la mayor difusión de este tipo de energías, esto por la difusión de las distintas empresas del rubro. En este caso puntualmente la empresa PLAYA LUNA BUNGALOW ha instalado en su hall de playa: iluminación solar, que consiste en la instalación de reflectores solares. Una solución que le ha permito iluminar sus zonas antes no iluminadas, con una solución sencilla y a bajo costo. Su primer proyecto verde ha sido instalar este tipo de iluminación solar en sus instalaciones exteriores y hall, con el asesoramiento de la empresa VOLTAIKA PERÚ, empresa especializada en energía solar y Eólica.

                                           Vista de la zona a iluminar con el Reflector Solar

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Energía Solar en Universidad de Piura

Trimovil Solar - Universidad de Piura

Un grupo de estudiantes de la Universidad de Piura, del curso Accionamientos electromecánicos, elaboró el proyecto para mover un trimovil, con energía solar. Uno de lo problemas a resolver era el de optimizar el trabajo que anteriormente hacían los técnicos del área de mantenimiento de equipos de la Udep, para el traslado de sus herramientas y equipos menores.

Proyecto Trimovil con Energía Solar

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Las Siete Plantas Solares en el Perú

Plantas Solares en el Perú

En el Perú actualmente operan siete parques o plantas solares con una capacidad nominal total de 280 MWp conectados al Sistema Eléctrico Interconectado Nacional SEIN y actualmente se tiene proyectado construir la octava planta solar, denominada Las Dunas de 150 MWp, a continuación un breve análisis actualizado al 2018 de las plantas solares instaladas y una planta proyectada al 2019:

Planta Solar Rubí, construida por ENEL

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El Potencial de la Energía solar en el Perú y el Desarrollo de su Proyectos

La energía solar es una de las opciones que se están desarrollando como alternativas  a las energías provenientes de la quema de combustibles fósiles. A diferencia de los países nórdicos, el territorio peruano,  por estar  mucho más próximo al Ecuador, cuenta con sol durante la mayor parte del año. Según el Atlas Solar del Perú elaborado por el Ministerio de Energía y Minas, el Perú tiene una elevada radiación solar anual siendo en la sierra de aproximadamente 5.5 a 6.5 kWh/m2; 5.0 a 6.0 kWh/m2 en la Costa y en la Selva de aproximadamente 4.5 a 5.0 kWh/m2.

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Apple Park de Steve Jobs Abastecido por Energía Fotovoltaica

Antes de morir, Steve Jobs estuvo supervisando la construcción del Apple Park, un lujo arquitectónico dentro de Silicon Valley que abrirá sus puertas durante el mes de abril este 2017. La estructura, que tiene la apariencia de una nave espacial en la tierra, cuenta con 71 hectáreas para alojar a los 12,000 empleados que tiene la compañía estadounidense ubicada en Cupertino, en el estado de California.

El centro de creatividad está ubicado en Cupertino, en el estado de California (EE.UU.) El campus fue ideado por el empresario como «una nave espacial posada en la tierra».

 

 

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Proyecto Ayni – Construcción Sostenible – Casa Sostenible

El prototipo de vivienda AYNI ha sido desarrollado en 85 m2; el diseño está basado en la forma de habitar de las familias latinoamericanas, que se caracterizan por la asignación de diferentes usos y funciones a sus casas, de acuerdo con su estilo de vida y sus necesidades particulares. La forma hexagonal permite exponer al exterior una mayor superficie y genera una mayor pérdida de calor, y todas las superficies y fachadas exteriores se encuentran diseñadas de acuerdo con las condiciones bioclimáticas del lugar; la demanda energética será abastecida por un sistema fotovoltaico ubicado
en la parte externa del edificio.

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