El sol es una enorme fuente de energía renovable e inagotable que podemos utilizar en nuestras propias viviendas unifamiliares. Las células fotovoltaicas (también conocidas como células solares) se utilizan para convertir la energía solar en electricidad. ¿Cómo funcionan realmente las células? ¿Cuál es su coste y es rentable instalarlos en nuestros hogares? Responderemos a todas estas preguntas a continuación.
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¿Qué son las células fotovoltaicas y cómo funcionan?
Las células fotovoltaicas son obleas semiconductoras de silicio. En el interior hay un campo electromagnético (también conocido como barrera de potencial). Los rayos del sol que caen sobre la célula sacan a los electrones de su lugar en los semiconductores. De esta forma se forman pares de portadores con cargas opuestas (electrones negativos y positivos). Estas cargas se separan debido a la acción del campo eléctrico. Esto, a su vez, hace que aparezca un voltaje eléctrico en las celdas, que podemos usar después de conectar dispositivos que extraen energía.
También vale la pena recordar que los paneles fotovoltaicos modernos funcionan todo el día desde el amanecer hasta el anochecer. En los días nublados, usan rayos dispersos, lo que significa que la celda solar puede funcionar independientemente del clima.
Tipos de células fotovoltaicas instaladas en viviendas unifamiliares
A día de hoy, conocemos cuatro tipos de células fotovoltaicas (selenio, silicio, tinte y polímero). Sin embargo, en las ofertas de los productores que operan en el mercado polaco, solo podemos encontrar paneles fotovoltaicos producidos a base de silicio. En viviendas unifamiliares utilizamos:
Célula solar monocristalina - hecho de un solo cristal de silicona, cortado en trozos pequeños. Son fáciles de reconocer por su característico color muy oscuro. Los paneles solares de este tipo se caracterizan por una larga vida útil y una alta eficiencia. Una célula solar monocristalina es capaz de convertir del 17 al 22% de la energía solar, lo que es un resultado bastante satisfactorio. Un solo panel suele tener una potencia de 150 a 180 W. Los costes son el único inconveniente importante. Lamentablemente, la lista de precios de este tipo de células fotovoltaicas es bastante elevada.
Célula solar policristalina - fabricado en cristal de silicio policristalino. Podemos reconocerlos por su color azulado. Un rasgo característico de las células policristalinas es la alta resistencia, el atractivo precio de las células fotovoltaicas también es digno de mención. Este tipo de paneles solares tienen una eficiencia entre el 14 y el 18%. Según muchos expertos, el uso de células policristalinas es la mejor solución en nuestras condiciones climáticas.
Célula solar amorfa - son los más avanzados tecnológicamente, están hechos de silicio no cristalizado (amorfo). Podemos distinguirlos por un color ligeramente burdeos y por tallas un poco más pequeñas. Curiosamente, las células amorfas pueden crear elegantes módulos que se montan en los techos o balaustradas del edificio. Este tipo de plantas de energía solar son la solución menos eficiente. Su eficiencia es del 6 al 10%. Sin embargo, cabe destacar que la ventaja más importante de esta solución es el atractivo precio de compra. La lista de precios de paneles fotovoltaicos de este tipo es la más atractiva para nuestro bolsillo.
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Sistemas de celdas solares
Los paneles solares por sí solos no son suficientes para convertir la energía solar en electricidad. También necesitamos todo un sistema integrado que permita que las células funcionen. Hay dos tipos de sistemas en ofertas comerciales
- Fuera de la red (sistema autónomo): crea un sistema cerrado en el que la energía se transfiere a la batería o directamente a los dispositivos eléctricos.
- En red (sistema abierto): este tipo de plantas de energía solar no tienen baterías. El excedente de electricidad no se almacena sino que se devuelve a la red pública.
Ambos sistemas anteriores pueden conectarse directamente a dispositivos eléctricos o equiparse con un inversor adicional que convierte la corriente de corriente continua a alterna. Las plantas de energía solar más avanzadas tecnológicamente están equipadas con baterías y controladores eficientes. El controlador puede cambiar automáticamente la fuente de alimentación de energía solar (cuando la batería está agotada) a energía suministrada por la red pública. Es una solución bastante eficiente y funcional que aumenta la comodidad de tener una instalación fotovoltaica.
Los parámetros más importantes de las células fotovoltaicas.
Antes de comprar células fotovoltaicas, vale la pena familiarizarse con sus especificaciones técnicas. Algunos parámetros se describirán de una manera bastante complicada, pero el usuario medio estará satisfecho con la información sobre los parámetros básicos. Ciertamente, vale la pena prestar atención a parámetros como:
Tolerancia de potencia - parámetro que indica la potencia mínima del módulo en determinadas condiciones. El valor debe estar entre 0 y 5%.
Potencia máxima (también llamada potencia máxima) - denotado por el símbolo Wp. El parámetro nos informa sobre la potencia máxima que obtienen las células fotovoltaicas en condiciones climáticas óptimas. Sin embargo, recuerde que la potencia máxima disminuirá con el tiempo de trabajo de las celdas.
Voltaje máximo del sistema - el parámetro indica la tensión máxima a la que pueden funcionar los paneles solares conectados al sistema. El valor de voltaje máximo varía entre 600 - 1,000 V.
Voltaje inactivo - también lo llamamos voltaje de circuito abierto. Este parámetro define la tensión máxima de los módulos que no están conectados a los receptores. El valor de este parámetro oscila entre 20 y 50 V.
Voltaje máximo de potencia - este es el voltaje obtenido cuando se opera a máxima potencia.
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Factor de llenado - parámetro que indica la relación entre la energía real obtenida de las células y su potencia obtenida a su máxima corriente y tensión. El parámetro se define como un porcentaje y no debe ser inferior al 70%.
La intensidad de la corriente a máxima potencia. - parámetro especificado en amperios. Indica el amperaje máximo cuando se opera a máxima potencia.
Temperatura de trabajo - este es un parámetro particularmente importante. Recuerde que nuestros paneles solares estarán expuestos a condiciones climáticas cambiantes, por lo tanto, la temperatura de trabajo debe tener el rango más amplio, por ejemplo, -45sobreC hasta +90sobreC.
Libra - este parámetro es importante durante los trabajos de instalación. Vale la pena prestarle atención y calcular la carga máxima en nuestro techo. Como regla general, un solo panel de tamaños estándar pesa hasta 30 kg (aunque también hay excepciones mucho más pesadas). Las ofertas comerciales también incluyen pequeños paneles modulares, cuyo peso es de aproximadamente 2 kg. Los usamos habitualmente en balaustradas y techos pequeños.
Dimensiones - puede decidir sobre los costos de instalación. El módulo estándar tiene unas dimensiones de 30 por 45 cm. Sin embargo, las ofertas de los fabricantes también incluyen muchos modelos más grandes y más pequeños.
Precio de las células fotovoltaicas
Las plantas de energía solar no son muy populares en Polonia. Su precio aún puede ser muy elevado. Antes de comprar células, debemos recordar que la lista de precios de los productores individuales puede ser muy diferente. Por lo tanto, vale la pena revisar tantas ofertas como sea posible. Las más baratas (pero también difíciles de obtener) son las células amorfas. El precio de un solo elemento puede oscilar entre 800 PLN y 1.000 PLN. Compraremos celdas de silicio policristalino de buena calidad por 1.300-2.000 PLN. A su vez, pagaremos al menos 2500 PLN por paneles solares hechos de silicio monocristalino. Recuerde que una planta de energía solar en una casa unifamiliar debe tener desde una docena hasta varias docenas de paneles. El precio final de compra también incluye el inversor, los sistemas de montaje, los costos de montaje, los costos de configuración del sistema, así como los cables y protecciones. Por lo tanto, podemos ver que los paneles fotovoltaicos siguen siendo un gasto bastante elevado en Polonia.
Simulación de costos paneles fotovoltaicos
Suponemos que la instalación de células fotovoltaicas se encuentra en una pequeña casa de dos pisos. En tales edificios, generalmente se utilizan plantas de energía solar hechas de paneles policristalinos. En nuestro caso, la instalación tendrá una potencia de 5 kWp y estará formada por 20 paneles (250 Wp) de la gama media de precios. Los gastos individuales serán los siguientes:
- Paneles solares (20 x 1.300 PLN) - 26.000 PLN
- Inversor: 5800 PLN
- Construcción de perfiles de aluminio (adaptada a un techo de tejas de acero o tejas cerámicas) - 4000 PLN
- Seguridad y cables: 400 PLN
- Servicio de montaje con configuración - 4200 PLN
El costo final de nuestra simulación es PLN 40.400. Este es un valor indicativo. Recuerde que la lista de precios de los contratistas individuales puede ser significativamente diferente. El precio final del proyecto incluso está influenciado por el tipo de cambio del euro (la mayoría de los paneles se importan a Polonia).
¿Será rentable una planta de energía solar?
Nuestra planta de energía solar tiene una capacidad de 5kWp y es capaz de producir aproximadamente 4.800 kWh de electricidad al año. Este valor se puede comparar con el requerimiento anual promedio de electricidad para un hogar de cuatro personas. Recuerde, sin embargo, que nuestra instalación funciona en modo en red y no tiene baterías. El excedente de electricidad se dirige a la red pública. Curiosamente, podemos vender nuestro exceso de energía al proveedor de la red. Sin embargo, el monto no será demasiado elevado y todo el proceso requerirá que hagamos una concesión especial.
El proveedor puede proponer una tarifa de 0,15 a 0,25 PLN por kWh transferido a la red pública. Una tasa tan baja no tendrá demasiado impacto en la recuperación de costos de todo el proyecto. Nuestros ahorros son el resultado de la reducción (o incluso la eliminación) de las facturas de electricidad. La tarifa media del proveedor es 0,60 PLN / kWh. Durante el año, producimos 4.800 kWh para nuestras propias necesidades, lo que da un valor de 3.120 PLN. Así, la inversión en una planta de energía solar se amortizará en un máximo de 13 años. Sin embargo, tengamos en cuenta que los precios de la electricidad aumentan constantemente. En la práctica, puede resultar que la inversión se amortice mucho antes.
