panel fotovoltaico solarland

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Panel fotovoltaico


Introducción

Historia de la tecnología fotovoltaica Historia de la tecnología fotovoltaica Historia de la tecnología fotovoltaica Historia de la tecnología fotovoltaica

La técnica fotovoltaica es una componente fundamental de la cartera de energías

renovables. A nivel de UE se ha fijado un objetivo vinculante con la aprobación de las

normas para energías renovables: En el año

2020 tendrá que ser cubierto el 20 por ciento

de las necesidades energéticas a través de

energías renovables. Los suplementos de

alimentación y las subvenciones tuvieron

como consecuencia a nivel mundial un auge en

lo que respecta al montaje de las instalaciones

fotovoltaicas. En la actualidad, se sobrepasa la

marca de 30 GW de rendimiento de energía

solar en todo el mundo. Con ello pueden ser

suministrados 10 millones de hogares con

corriente eléctrica limpia. Y el rendimiento

fotovoltaico instalado últimamente va en

aumento cada año. Hasta 2015 se puede

esperar un crecimiento

promedio global de un 33 % por año.

Si bien el efecto fotoeléctrico ya había sido descubierto en el año 1839 por el físico francés

Alexandre Edmond Becquerel, no fue sino hasta después de más de 100 años, a finales de

los años 50, cuando por primera vez se realizó dentro de la tecnología satelital la primera

aplicación técnica. Impulsada por las crisis energéticas de los años 70 y apoyada por una

creciente conciencia del medioambiente, la tecnología fotovoltaica empezó a movilizarse

20 años más tarde hacia la rentabilidad. En unos cuantos años más, estos esfuerzos nos

levarán a la llamada paridad de la red de distribución, es decir, el momento en que la

producción de la corriente eléctrica a través de la tecnología fotovoltaica haya alcanzado

el mismo precio que la corriente eléctrica producida de manera convencional.

Potencial de la tecnología fotovoltaica

La cantidad incidente de energía solar sobre la tierra en forma de luz y calor es

anualmente 1,5 · 1018 kWh; esto corresponde a alrededor de 15.000 veces parte del

consumo completo de energía primario de la humanidad en el año 2006 (1,0 · 1014

kWh/año). Esta energía de irradiación puede ser captada mediante un efecto fotovoltaico

y transformada en parte en electricidad, sin crear subproductos no deseados como gases

de escape (p. ej. CO2) o desechos radiactivos nucleares.


Cálculo para definir número de paneles fotovoltaicos

Fuera de la atmósfera la irradiación del Sol tiene una intensidad de 1350 W/m2, en la

tierra la máxima intensidad de la irradiación es aproximadamente de 1000 W/m2, pero

en días muy despejados puede ser un poco más alta. La irradiación no está distribuida

equitativamente sobre la superficie de la Tierra, primeramente debido a la forma de la

Tierra, las áreas alrededor del Ecuador reciben más energía solar que otras partes. En

segundo lugar, debido a las diferencias en la humedad del aire, despeje del cielo y

nubosidad, hay variaciones de país en país, aún si se encuentran en la misma latitud.

Las áreas desérticas con climas muy secos y claros, reciben mayor irradiación que las áreas

tropicales donde la humedad es mucho mayor. Aún más hay fluctuaciones debido a la

rotación de la tierra alrededor de su propio eje (fluctuación diaria) y alrededor del sol

(fluctuación estacionaria). En

días claros la energía solar

está distribuida a lo largo del

día en una especie de

distribución de Gauss (forma

de campana).

Este diagrama está referido a

las horas efectivas de

incidencia de irradiación solar

por día (horas sol pico) en

base a estudios de mediciones

de horas de sol.

Por ejemplo la estimación de energía solar en el Guatemala es de aproximadamente 5kWh

/m2 /día , esto quiere decir 1000 W/m2 por cinco horas útiles de radiación solar al día.

Cálculo del número de paneles

Dada la demanda de electricidad, la radiación solar promedio y la eficiencia promedio del

panel FV, es bastante fácil calcular el tamaño de un panel FV que cubra esta demanda.

Determinar el tamaño de un sistema es bastante sencillo y directo a pesar de que el

diseño en detalle de un sistema fotovoltaico es complejo. Los métodos para determinar el

tamaño son fáciles de usar pero tienen sus limitaciones. Debido a que se asumen la

entrada y demanda de energía solar, el resultado de aplicar el método para determinar el

tamaño puede no ser confiable en un 100%.


La radiación solar varía de año en año y también el consumo de electricidad tiende a ser

fluctuante. Por lo tanto, aun cuando se haya calculado cuidadosamente el tamaño del

sistema, pueden surgir ciertas carencias de tiempo en tiempo.

La manera más simple de determinar el tamaño de un sistema fotovoltaico es utilizando la

siguiente formula:

Ar = 1200 X Ed / Id

Donde:

Ar : Tamaño del panel (Wp)

Ed: Consumo de electricidad (kWh / día)

Id : Irradiación (kWh / m2 / día)

El tamaño de un sistema FV está dado por el Watt Pico (Wp). Esta es la salida máxima de

un panel FV bajo condiciones estándar que son: temperatura ambiente de 25°C y 1000

Watt/m2 de irradiación.

La fórmula supone una eficiencia del sistema de aproximadamente 8% que se basa en la

eficiencia del panel (10%) y la eficiencia de la batería (80%). Otro dato que se asume es la

potencia proporcional de los paneles por metro cuadrado de 100 Wp.

Durante el mediodía, en días despejados, se puede esperar una irradiación de 1000 W/m2

. Esto significa que un panel de 50 Wp generará, durante las horas más soleadas del día,

50 Watts. En promedio los paneles FV están en aproximadamente 100 Wp por m2 o, para

decirlo de una manera diferente, los paneles solares tienen una eficiencia promedio del

10%.

En la fórmula anterior, el factor para calcular el tamaño del sistema no es 1000 (que

significaría una eficiencia del sistema de 10%) sino 1200 porque la eficiencia del sistema es

siempre un poco más baja que la eficiencia del panel. El siguiente ejemplo se muestra

cómo se puede realizar un estimado sencillo del tamaño y del precio.

La potencia nominal de las instalaciones en viviendas o edificios en general está

relacionada con la superficie útil disponible para la instalación del generador fotovoltáico,

aproximadamente de 8 a 10 m2 por kWp en función del rendimiento del generador

fotovoltáico. La potencia típica de la mayor parte de las instalaciones se sitúa en torno a

los 5 kWp en viviendas y hasta 100 kWp en otras instalaciones (edificios e integración

urbana). La conexión a red de este tipo de instalaciones se puede realizar directamente a

la red de baja tensión, en modo monofásico hasta 5 kW y en trifásico para el resto.

Otro tipo de instalaciones fotovoltáicas de conexión a red son las centrales fotovoltáicas

de generación eléctrica, con potencias nominales superiores a los 100 kWp, suelen

disponer de una conexión a la red eléctrica en media o alta tensión, disponiendo de un


centro de transformación en el que se eleva la tensión de salida de los inversores

fotovoltáicos adecuándola a la tensión de la línea eléctrica. Además de generar energía

eléctrica, también pueden laminar los picos de demanda de consumo eléctrico que

normalmente ocurren simultáneamente con los picos de generación fotovoltáicos, al

mediodía.

Conociendo los paneles solares

Una célula fotovoltaica es un conductor semiplano que convierte la irradiación solar

directamente a corriente eléctrica, sin partes móviles y sin generar ruido o contaminación

alguna. Las celdas fotovoltaicas consisten de un semiconductor de silicio, contactos

metálicos y usualmente un recubrimiento delgado que aumenta la eficiencia de la célula

(reflexión reducida).

El silicio cristalino es un semiconductor que consta de un registro periódico de átomos y

un cristal. En general, un átomo consiste de un núcleo positivo y electrones negativos que

circulan en órbitas alrededor del núcleo. Los electrones en las órbitas exteriores son las

más importantes pues determinan las características del átomo. En un metal, por

ejemplo, los electrones exteriores circulan libremente y por lo tanto un metal conduce

electricidad muy bien.

Cuando dos capas delgadas de materiales tipo p y tipo n se unen, los electrones libres de

la capa tipo n fluirán hacia los huecos de la capa tipo p y llenarán estos huecos. Al hacer

esto causan una carga positiva en la capa del tipo n porque los electrones negativos

dejaron esta capa, al mismo tiempo en la capa del tipo p se da una carga b negativa

debido a la recepción de electrones de la capa tipo n. La diferencia de cargas crea un

voltaje interno que impide a más electrones fluir de la capa del tipo n a la capa del tipo p.

Cuando la luz solar cae sobre las capas se crearán más electrones libres en la capa p y

huecos en la capa n, alterando por tanto el equilibrio. Para reponer el equilibrio, fluirá una

corriente eléctrica, creando un voltaje en los contactos externos de las dos capas. Si no se

hace ninguna conexión externa entre las dos capas, este voltaje externo permanecerá tal

como está porque no hay electrones que puedan fluir de la capa n a la capa p.

El principio básico del efecto fotovoltaico es que es posible liberar electrones de sus

átomos y en estos electrones libres hacer el material conductivo. La cantidad de energía

mínima para liberar a un electrón de su posición fija se llama Band-gap. Cuando un fotón

cae sobre un semiconductor puede suministrar suficiente energía para liberar a un

electrón.

La célula fotovoltaica realmente consiste en dos capas muy delgadas de semiconductores.

La capa superior es un semiconductor del tipo n y la capa inferior es un semiconductor del

tipo p.


Un semiconductor del tipo n (tipo negativo) es un semiconductor con un exceso de

electrones libres. Esto se logra impurificando el cristal de silicio con átomos que tienen

electrones libres.

Un semiconductor del tipo p (tipo positivo) está impurificado con átomos que tienen una

escasez de átomos libres, que también pueden catalogarse con átomos con huecos. Estos

huecos también se mueven libremente a través del cristal a temperatura ambiente. El

electrón exterior de un átomo vecino tiene suficiente energía de vibración para saltar

dentro del hueco, llenándolo pero dejando un hueco en el átomo original


Características de paneles Fotovoltaicos


Kits lámpara con Panel Fotovoltaico

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BSS-00207 Solar Powerpack 2.0 50lm


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BSS-00314LH

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