Disponer de paneles solares en las viviendas es cada vez más frecuente, lo que indica que la energía solar fotovoltaica, ha llegado para quedarse. Este tipo de energía es, como todos sabemos, la que se obtiene tras convertir la luz solar en electricidad. Para lograrlo se utiliza una tecnología basada en el efecto fotoeléctrico, obteniendo una energía renovable, inagotable y no contaminante. Una de sus principales características es que puede producirse en instalaciones de lo más diverso: desde pequeños generadores de autoconsumo hasta grandes plantas de energía fotovoltaica.
Con la energía solar fotovoltaica, contamos con una fuente de energía renovable y limpia, basada en la radiación solar, mediante la cual se produce electricidad. Este tipo de energía se basa en el efecto fotoeléctrico, por el que determinados materiales son capaces de absorber fotones (partículas lumínicas) y liberar electrones, produciendo una corriente eléctrica.
La manera de obtener este resultado, es utilizar un dispositivo semiconductor, conocido como celda o célula fotovoltaica. Esta celda puede ser de silicio monocristalino, policristalino o amorfo, así como de otros materiales con capacidad semiconductora de capa fina. Las más eficientes son las de silicio monocristalino, obtenidas a partir de un único cristal de silicio puro, alcanzando su máxima eficiencia entre el dieciocho y veinte por ciento de media. En cuanto a las de silicio policristalino, elaboradas a partir de varios cristales, resultan más económicas, con una eficiencia media de entre el dieciséis y el diecisiete y medio por ciento. Las de silicio amorfo, cuentan con una red cristalina desordenada, por lo que sus prestaciones son de peor calidad, con una eficiencia media de entre el ocho y el nueve por ciento.
Ahora que conocemos un poco más sobre la base del funcionamiento de la energía solar fotovoltaica, vamos a pasar a conocer la tecnología que va a marcar su futuro en nuestro país.
Los avances más relevantes
A razón de lo que explicaron en la Asamblea Anual de la Plataforma Tecnológica Fotovoltaica, impulsada por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, como nos cuentan desde Elemar Ingenieros Oficina Técnica de Proyectos e Instalaciones, profesionales dedicados a la fotovoltaica, el futuro viene marcado por cinco tecnologías clave.
En primer lugar, se encuentra la energía fotovoltaica integrada en edificios BIPV (Building Integrated Photovoltaics). Este tipo de tecnología consiste en la integración de paneles solares fotovoltaicos, de forma directa en los elementos arquitectónicos que compone el edificio. Es decir, en la fachada, los techos, ventanas o balcones, en lugar de instalarlos de forma independiente sobre los mismos. Se trata de una manera de producir energía solar sin la necesidad de alterar la estética del edificio. Para lograr este efecto, los paneles se diseñan como si de una parte funcional de la propia estructura se tratara. Una forma innovadora a la hora de combinar de forma elocuente la arquitectura con la sostenibilidad energética, dando como resultado edificios más eficientes y con un impacto ambiental menor.
Algunos ejemplos de este tipo de tecnología, lo podemos encontrar en los techos solares, incorporados al techo del edificio como si del material de cubierta se tratara, reemplazando o en combinación con los materiales habituales. Las fachadas solares, constituyen otro ejemplo, en el que los paneles solares funcionan como parte de la pared del edificio, captando la luz solar al mismo tiempo que ejercen como revestimiento. Por último, citaremos las ventanas solares, en las que se pueden utilizar vidrios fotovoltaicos mediante los cuales se produce una generación de energía, sin comprometer la transparencia del vidrio.
Otra de las tecnologías que van a cobrar mayor relevancia, es la relativa a la fotovoltaica flotante. En este caso, se instalan los paneles solares sobre cuerpos de agua como pueden ser los embalses, lagos o incluso el mar. En lugar de colocar los paneles sobre el terreno, se recurre al uso de estructuras flotantes para mantener los paneles sobre el agua. Con esta modalidad de obtención de energía solar fotovoltaica, se aprovechan las grandes superficies que ofrece el agua, de otro modo desaprovechadas. Lo que permite una producción de energía renovable de lo más eficiente.
Encontramos ejemplos de este tipo de fotovoltaica en los embalses hidroeléctricos, donde se aprovecha la estructura existente para producir energía renovable. Los proyectos en las zonas costeras llevados a cabo por algunos países, están siendo explorados en zonas en las que el espacio de tierra es más limitado.
Esto nos lleva a otra de las tecnologías avanzadas con la que nos sorprenderá la fotovoltaica: los sistemas de predicción de energía renovable. En este caso, hablamos de herramientas que se sirven de los modelos matemáticos y los algoritmos avanzados, de manera que es posible predecir la generación de energía a partir de fuentes renovables, dentro de un periodo de tiempo concreto. Este tipo de sistemas se basa en datos meteorológicos, históricos de generación y otras variables que permite anticipar como cambiará la producción energética, teniendo en cuenta factores como la radiación solar, la velocidad del tiempo o las precipitaciones. Los sistemas de predicción de energía renovable, permite mejorar la eficiencia de las instalaciones, ajustando la producción de energía en función de las condiciones meteorológicas. Con este tipo de tecnología se optimizan las operaciones de las instalaciones y se contribuye a la mejor integración y estabilidad de las energías renovables dentro de la red eléctrica.
En las instalaciones hibridas, donde se combinan diferentes fuentes de energía renovables como la solar y la eólica, contar con un sistema de predicción puede ser crucial a la hora de optimizar el funcionamiento. Por lo que se aplica de diversas formas: optimizando la combinación de las fuentes, gestionando el almacenamiento, integrándolo con la red eléctrica y reduciendo costos.
Un par de tecnologías más
La tecnología llega a todo. Tanto la operativa como el mantenimiento de una planta fotovoltaica, cuentan con sus tecnologías de aplicación. La denominada O&M (operación y mantenimiento), dentro de una planta fotovoltaica, abarca una serie de actividades que garantizan el funcionamiento eficiente y la máxima producción de energía. Lo que incluye monitoreo continuo, para supervisar en tiempo real el rendimiento de los paneles, inversores y otra serie de componentes. El mantenimiento preventivo, como la limpieza regular de los paneles, la revisión de cables y conexiones o el mantenimiento correctivo que, implica reparar o reponer los componentes defectuosos.
La tendencia que siguen las tecnologías asociadas a O&M son la monitorización de las curvas, fundamenta a la hora de detectar cualquier tipo de desviación dentro del rendimiento de los paneles solares. En el caso de que un panel presente una curva anómala, puede indicar problemas como la suciedad, el sombreado o un fallo en el panel o inversor. Analizar estas curvas, permite optimizar la producción energética y llevar a cabo el mantenimiento predictivo adecuado, reduciendo costes y mejorando la eficiencia.
Otra de las tecnologías asociadas son los nanorecubrimientos, aplicados en los paneles fotovoltaicos para ofrecer una capa protectora frente a la suciedad, la corrosión y otros factores. Con estos recubrimientos se mantienen limpios los paneles durante más tiempo, se reduce la necesidad de limpieza frecuente, se mejora la resistencia de los paneles ante condiciones climáticas extremas y, en consecuencia, se prolonga su vida útil. Como resultado, menos costes de mantenimiento y mayor rendimiento de la planta a largo plazo.
Por último, citaremos la parte relativa al reciclaje de los paneles. Este tipo de reciclaje, constituye un proceso crucial a la hora de reducir el impacto ambiental que suponen estos elementos, cuando finaliza su vida útil (entre veinticinco y treinta años). Los paneles fotovoltaicos se fabrican con materiales como el silicio, el vidrio, plásticos, metales o componentes electrónicos que pueden ser perfectamente reutilizados. El reciclaje permite que se recuperen, reduciendo la necesidad de extraer más recursos y, por lo tanto, minimizando la huella ecológica.
Este proceso de reciclaje cuenta con varias etapas: desmontaje de los paneles, separación de los diferentes materiales como el vidrio, el aluminio, el silicio y los metales raros, para su procesamiento posterior. El silicio puede ser refinado y reutilizado en la fabricación de nuevos paneles solares, en tanto que el vidrio y el resto de metales, pueden reutilizarse en otros sectores de la industria.
Sin lugar a dudas, la energía solar fotovoltaica se ha instalado en nuestro día a día y, no tardará mucho en ser una de las más utilizadas por la población en general. Todo ello debido a las ventajas que ofrece y que, gracias a la tecnología, serán mayores. Estamos ante un tipo de energía cien por cien renovable, no contaminante y que no consume combustibles o genera residuos. Lo que contribuye al desarrollo sostenible.
Al tratarse de una energía modular, puede obtenerse mediante la construcción de grandes plantas en el suelo, hasta los pequeños paneles solares en los tejados. Permite instalar baterías para almacenar la electricidad sobrante y es uno de los sistemas más adecuados en las zonas rurales o aisladas, en las que la red eléctrica no llega o tiene una instalación costosa.
En definitiva, la energía solar fotovoltaica ya no es el futuro, forma parte de presente y cada vez, avanza más. La finalidad no es otra que hacer que nuestro planeta sea más verde, más sostenible y, por lo tanto, más habitable.
