Paneles Solares – ¿Cómo funcionan? ¿Cuanto cuestan?

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Cuando hablamos de energías renovables nos referimos a aquellas energías que se obtienen de manera natural y cuyas fuentes de energía son generalmente inagotables. La energía solar es una de las más abundantes que existen en el planeta y, como su nombre lo indica, su fuente de energía proviene de los rayos solares.

Se calcula que el sol puede brindarnos la suficiente energía como para satisfacer varias miles de veces la que podemos consumir en todo el planeta. Debido a ello, en años recientes ha crecido mucho el interés para tratar de aprovecharla de forma eficiente a través de paneles fotovoltaicos.

Para poder captar y almacenar la energía provista por el sol existen diferentes equipos, tales como colectores solares y paneles fotovoltaicos los cuales convierten la energía solar en energía lumínica, para después transformarla en energía eléctrica, la cual podemos usar en nuestros hogares.

 

 

Los paneles fotovoltaicos, también conocidos como paneles solares, son la opción más común en la actualidad para poder aprovechar al máximo cada uno de los rayos emitidos por el sol. Gracias los avances en las ciencias de materiales, electricidad y otros avances tecnológicos, hoy en día podemos alimentar muchos aparatos eléctricos con la energía que nos proporciona el sol. Esta forma de generar energía eléctrica es una de las más sustentables ya que no dañan el ecosistema, además de que permite a los usuarios ahorrar dinero a mediano plazo.

México, debido a su ubicación geográfica, es uno de los países con más potencial en el mundo para aprovechar éste tipo de energía. Además, el Gobierno Mexicano ha apuntado como una de su prioridad, crecer de forma sustentable, por lo que en los últimos años se han ofrecido varias ventajas para implementar éste tipo de eco-tecnologías.

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¿Qué son los Paneles Solares?

Los paneles solares abarcan dos grandes grupos de dispositivos que almacenan la energía solar y la radiación solar para su mejor aprovechamiento humano. 

El primer grupo de almacenamiento es el de los colectores solares los cuales son utilizados para calentar el agua para el uso doméstico utilizando la energía solar térmica

Mientras que para el segundo grupo de almacenamiento están los paneles fotovoltaicos que son utilizados para captar la energía solar fotovoltaica y poder producir la energía eléctrica que necesitamos en cada uno de nuestros hogares. 

 

 

Podemos decir entonces que un panel solar: es un dispositivo que aprovecha la energía solar fotovoltaica, para convertirla en energía eléctrica, mediante el uso de “células fotovoltaicas”. Éstas células están construidas con un compuesto químico de Galio y Arsénico, llamado Arseniuro de Galio (GaAs).

También existe otro tipo de células fotovoltaicas fabricadas usando silicio cristalino, el cual es un semiconductor dominante construido con silicio policristalino o silicio monocristalinoCabe destacar que el silicio cristalino es menos eficiente en su conversión de cargas positivas y negativas y tienen un menor costo de adquisición. 

¿Para qué sirven los Paneles Solares?

Los paneles solares, como ya lo mencionamos anteriormente, son dispositivos tecnológicos que sirven para poder transformar y almacenar la energía solar en energía eléctrica.  Esta energía eléctrica puede ser usada (al igual que la convencional que tenemos hoy en todos los hogares de México) para alimentar cualquier aparato eléctrico que poseamos en nuestras casas.

 

 

Si nuestro consumo eléctrico es inferior al que produjo el panel solar podemos “guardar” ésta energía extra en baterías, para contar con una reserva. Ahora bien, si nuestro consumo eléctrico es superior al que se puede generar con una instalación solar, tendremos que complementar nuestro consumo usando la red eléctrica alterna común

Los paneles solares no son contaminantes, son de fácil mantenimiento y su funcionamiento es muy sencillo, y lo más importante es que no producen riesgo alguno ni a la salud y ni a la seguridad física de las personas.

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¿Quién inventó los Paneles Solares? 

Para hablar de la historia de los paneles solares, es necesario hablar primero del origen del panel fotovoltaico el cual fue construido en el año 1839 por el físico de origen francés BecquerelEn 1883 Charles Fritts creó la primera célula solar recubriendo con oro una parte de selenio semiconductor. Fue así como se empezó a desarrollar, desde ese momento, el campo del aprovechamiento de la energía solar.

En 1905 Albert Einstein recibió un Nobel por su artículo sobre el efecto fotoeléctrico, pero no fue hasta el año 1946 en el cual se comenzaron a diseñar y profundizar el estudio de los paneles solares tomando la iniciativa Russell Ohl, quien fue el primer científico que patentó la célula fotovoltaica moderna.

 

 

 

¿Cómo funcionan Paneles Solares? 

Cuando la energía solar impacta sobre la superficie del panel, los fotones (partícula que porta todas las formas que tiene la radiación electromagnética) penetran en el panel solar y es absorbido por los materiales semiconductores.

En este momento los electrones que se alojan en una región del espacio por un tiempo determinado (a la cual vamos a nombrarla orbitales de energía cuantizada) son golpeadas por los fotones librando los átomos que estaban retenidos originalmente. Cuando ésto ocurre, las orbitales de energía cuantizada empiezan a circular a través del material semiconductor, produciéndose así la electricidad

Tipos de Paneles Solares

Existen tres clases de paneles solares: fotovoltaicos, los térmicos y los termodinámicos.

 

 

Vamos a describir cada uno de ellos: 

  • Paneles solares fotovoltaicos: Son aquellos paneles que pueden eliminar la suficiente energía para el abastecimiento en las redes domésticas. Necesitan de cargadores fotovoltaicos para poder mover la corriente continua que se usa en las viviendas en una una corriente alterna. 
  • Paneles solares térmicos: Son aquellos paneles, generalmente más grandes que los anteriores, que necesitan además utilizar un líquido para poder absorber el calor. Ideales para aquellos lugares en donde la luz solar y la recepción de la misma es directa, pueden soportar altas temperaturas. 
  • Paneles solares termodinámicos: Si lo que necesitamos es eficiencia y gastar menos dinero los paneles solares termodinámicos son los ideales ya que pueden absorber la energía sin interesar los cambios climáticos como la noche, la lluvia y el viento o días nublados. Pueden absorber la energía del sol siempre y cuando el clima sea superior a los 0 grados centígrados o 32 grados Fahrenheit.

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Eficiencia de los Paneles Solares

Esta es una pregunta que nos hacen muchas personas que quieren adquirir un panel solar. La duda principal es saber si la inversión en uno de éstos sistemas solares será suficiente para lograr a cubrir sus necesidades de consumo eléctrico y si lograrán recuperar el dinero de su inversión a mediano o largo plazo.

Dependiendo del tipo de panel solar instalado, el rango de eficiencia en la conversión de energía solar a energía eléctrico varía desde un 29% de eficiencia, para los paneles con celdas de silicio, hasta un 37% para los paneles de celdas monocristalinas.

 

 

Los datos que presentamos aquí son en promedio, ya que existen en el mercado productos que pueden lograr hasta un 46% de eficiencia. Incluso existen paneles solares, como los que utiliza la NASA, los cuales pueden llegar a alcanzar un 90% de aprovechamiento. 

¿Por qué usar Paneles Solares? 

No cabe de duda que son muchas las ventajas de utilizar energías sustentables en la generación de energía eléctrica para nuestro uso cotidiano. Dentro de los beneficios más importantes para justificar el uso de Paneles Solares podemos mencionar los siguientes:

  • Reducen la contaminación del medio ambiente, es decir se reduce la emisión de dióxido de carbono en casi 6 toneladas anuales. En otras palabras, para poder obtener este ahorro deberíamos plantar árboles en un área cercana a 5 campos de fútbol por año, lo cual es mucho y casi imposible hoy en día en las grandes ciudades. 
  • Reduce considerablemente las facturas de electricidad de las empresas proveedoras, se calcula que el gasto en este concepto caerá drásticamente, obteniendo ahorros significativos alrededor del 60 a 70% de tu consumo actual, siempre y cuando tengas en el techo de tu casa la cantidad de paneles solares adecuados. 
  • Aumenta el valor del inmueble, hoy en día las casas autosustentables equipadas con ecotecnologías gozan de una mayor plusvalía, es por ello que el instalar paneles solares aumentará considerablemente el valor de la propiedad. 

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¿Cuánto cuestan los Paneles Solares? 

El precio de un sistema de paneles solares dependerá varios factores como:

  • La cantidad de paneles a instalar
  • La eficiencia de las celdas fotovoltaicas para transformar la energía solar en energía eléctrica.
  • La región o ubicación geográfica en la cual se desean instalar, ya que las variaciones meteorológicas influyen directamente en su capacidad de producción de energía

Basándonos en las opciones disponibles en el mercado, podemos estimar que para poder generar 1 KWh diario vamos a necesitar una inversión de $11,000.00 mxn en promedio. Este precio incluye ya tanto el costo del panel como la instalación del mismo. Para darte algunos ejemplos más claros vamos a mencionar a: 

 

 

  • Panel solar 270w Policristalino Jinko a $2999 
  • Panel solar Iusa Pv-05-305 305 W monocristalino Tec 5bb $4199 
  • Si lo que necesitas es hacer funcionar tu aire acondicionado mediano deberás comprar por $10499 2 Modulos de 280 Watts y 1 Microinversor 

Nota: Como lo mencionamos, éste precio es de carácter orientativo y puede variar, dependiendo de las necesidades reales de la obra y la selección del panel a usar. 

Duración

Aunque existen muchas estimaciones al respecto, podemos decir que la duración de los paneles solares dependerá del mantenimiento y uso que se le den a los mismos

Estudios recientes han mencionado que éstos dispositivos ecológicos pueden llegar a durar entre 40 y 50 años desde el momento de su instalación. Además, una vez que dejan de absorber de manera eficiente la energía pueden tener un valor de reserva antes de su agotamiento total que representa un 10% del mismo

Es importante aclarar que no todos los paneles van a tener la misma durabilidad ya que va a depender mucho del material que están construidos, del mantenimiento que se les realiza y del clima al cual están expuestos.

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Limpieza

Tenemos que tener en cuenta que la vida de las celdas fotovoltaicas dependerá mucho de que cuando se realicen las tareas de limpieza no se las dañe y no se raye el material de las cuales están cubiertas. Los paneles solares se ensucian por la contaminación ambiental, por el smog y por cualquier polvo que exista en el ambiente

Para limpiarlos te recomendamos usar productos de limpieza caseros como agua y jabón. No utilices productos abrasivos, ni aquellos en los cuales puedan ocasionar daños irreparables al panel solar. 

 

 

Los productos más adecuados para esta tarea son el jabón que utilizas para lavar las vajillas de tu cocina mezclada con agua tibia y usar una escobilla de goma tratando que no queden restos de agua sucia en ningún lugar. 

Si tienes ramas de árboles cercanos procura no arrastrarla por el techo o por la zona en donde están instalados los paneles solares. Preferentemente trata de alzar esas ramas para que no existan peligros de rayados en los paneles.

Mantenimiento de Paneles Solares 

Normalmente los paneles solares no necesitan mucho mantenimiento, pero de vez en cuando necesitan que subamos al techo y observemos su estado.  Cuando necesiten de nuestra intervención vamos a procurar tener el máximo de cuidado para que no se dañen los dispositivos y así se disminuya la energía que producen. 

Para mantenerlos primero debes limpiarlos como te mencionamos en el punto anterior. Trata de no moverlos demasiado, ya que en estos traslados es donde pueden dañarse las celdas. Evita siempre que existan árboles cercas u objetos que puedan generar las sombras a los dispositivos, estos van a hacer reducir considerablemente la eficiencia del panel solar fotovoltaico. 

 

 

Y, si bien la mayoría de los paneles solares están fabricados para soportar contingencias de clima, te recomendamos que de vez en cuando realices una inspección ocular para que veas el estado en que se encuentran los mismos. Este tema, que parece poco importante, en realidad es vital para la durabilidad de los paneles porque si encuentras algún desvío o desperfecto podrás evitar a tiempo un daño mayor.

Desventajas

Poseer un panel solar tiene muchas ventajas, algunas de ellas muy considerables y responsables con el medio ambiente. Pero existen también algunas desventajas que tenemos que tomar en cuenta a la hora de tomar una decisión de compra o instalación. Algunas desventajas que tienen los paneles solares son: 

  • Tal vez la más importante de todas, adquirir e instalar un panel solar es costoso. El precio de estos productos que hemos analizado anteriormente no es muy barato teniendo un retorno de la inversión en un mediano a largo plazo. 
  • Necesitan un lugar medianamente amplio con exposición directa al sol la mayor parte del día. Si no ubicas correctamente el panel solar no podrás contar con la mayor eficiencia de conversión. Muchas ciudades en nuestro país no ofrecen la posibilidad de tener un lugar amplio para las instalaciones correctas que necesitamos. 
  • Poseen materiales para su fabricación que no son fáciles de conseguir y que su existencia en un futuro puede verse afectados. 
  • Si necesitas almacenar la energía solar tendrás que comprar baterías o acumuladores, los cuales pueden no ser muy económicos.

 

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