El sol com a font d'electricitat

2000/06/01 Carton Virto, Eider - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Energia berriztagarriak

Energia solar fotovoltaica. El terme fotovoltaic és, sens dubte, el més incomprensible dels tres per a qualsevol persona que no sàpiga molt del tema. Però el significat és bastant simple: Transformem l'energia que ve del Sol en forma de raigs, radiacions o fotons en moviment dels electrons, o cosa que és el mateix, en electricitat. I com es fa? Mitjançant un mediador anomenat cèl·lula fotovoltaica. Les cèl·lules fotovoltaiques són les unitats bàsiques dels panells solars que s'instal·len en les teulades i altres llocs. En ordre creixent de grandària, els conjunts cel·lulars formen mòduls i els conjunts modulars panells.

Cèl·lules basades en silici

Les cèl·lules fotovoltaiques estan formades per capes de materials semiconductors. Els materials semiconductors tenen propietats elèctriques especials i poden ser aïllants o conductors en funció de la temperatura. El silici és el material més utilitzat per a formar cèl·lules fotovoltaiques, encara que el tel·luri de cadmi, el seleniur de coure, el seleniur d'indi o l'arsenur de gal·li també presenten aquestes propietats. Però aquests últims, almenys en l'actualitat, no s'utilitzen comercialment. Com s'ha comentat, les cèl·lules fotovoltaiques estan formades per dues capes semiconductores de silici, dues capes dopades, és a dir, una té més electrons dels corresponents i l'altra menys dels corresponents. En aquesta situació, quan el raig solar (el fotó) toca la cèl·lula, un electró salta de la capa de major densitat d'electrons a la de menor densitat, i el disseny de la cèl·lula l'obliga a introduir-la en el circuit elèctric. Com els llamps del sol cauen constantment, els electrons salten contínuament d'una capa a una altra, generant corrent elèctrica a través del circuit.

Aquest és el secret de les cèl·lules fotovoltaiques. Però les instal·lacions fotovoltaiques, a més dels panells solars, tenen altres dos components principals: el regulador i l'acumulador. L'acumulador emmagatzema l'energia elèctrica produïda al llarg del dia perquè l'usuari rebi un corrent elèctric constant en moments de menor producció o durant les nits (quan no hi ha producció). El regulador, per part seva, és un sistema de seguretat que, quan l'acumulador està ple, curta el corrent perquè no sofreixi cap mal.

A favor i en contra

Entre els avantatges de l'energia fotovoltaica es troba la del seu escàs impacte ambiental, ja que genera molt pocs residus: no emet contaminants a l'atmosfera (ni a rius o mars), no produeix danys a la fauna i a la flora, i a més la transformació fotovoltaica és totalment silenciosa, no produeix contaminació acústica. Des del punt de vista ambiental, els acumuladors són el punt més feble de les instal·lacions fotovoltaiques: el plom, el níquel i el cadmi, substàncies tòxiques, s'utilitzen en els acumuladors, per la qual cosa han de ser cuidats i reciclats. Però l'energia fotovoltaica és, en general, una energia neta.

El Sol és una font d'energia inesgotable, almenys en els pròxims 6.000 milions d'anys, sense necessitat d'extracció ni transport de combustible. Arriba directament fins als panells. Una vegada instal·lats, els panells solars requereixen un mínim manteniment i una vida útil de 30 anys. A més, són sistemes flexibles, d'alta seguretat i moltes vegades rendibles econòmicament. Existeixen aplicacions fotovoltaiques molt competitives i a vegades la instal·lació de panells fotovoltaics pot ser més econòmica que l'allargament de la xarxa elèctrica. En altres ocasions serà impossible ampliar la xarxa.

Al mateix temps, una dels majors desavantatges de l'energia solar continua sent econòmica. Si bé els costos han disminuït considerablement en els últims deu anys, les instal·lacions fotovoltaiques tenen uns costos inicials relativament elevats i són imposicions a llarg termini que poden amortitzar-se en uns 15 anys. No obstant això, quan es parla d'aspectes econòmics, rares vegades s'inclouen els costos ambientals, que són els que existeixen. El segon gran inconvenient és la dependència total del Sol: una instal·lació fotovoltaica ben dissenyada ens subministra energia en qualsevol moment del dia i de la nit, però el generador no pot treballar sense Sol, sense Sol no és possible generar electricitat i per això no és un sistema adequat per a les aplicacions que requereixen grans potències.

Onze usos

Els panells solars fotovoltaics s'utilitzen per a il·luminar les bordes d'Aralar, per exemple. Els panells fotovoltaics són molt habituals per a subministrar electricitat a zones rurals sense accés a la xarxa elèctrica, tant en països desenvolupats com en països en vies de desenvolupament. En aquests últims la xarxa elèctrica no està molt estesa i els panells fotovoltaics són molt útils, ja que la seva instal·lació és més senzilla, més econòmica i més neta que la creació de la xarxa. Els panells fotovoltaics s'utilitzen per a il·luminar bordes de muntanya, ermites, cases rurals, cellers, escoles i hospitals, que en l'actualitat estan treballant en el món desenes de milers d'instal·lacions fotovoltaiques. El 17% dels mòduls fotovoltaics venuts en el món entre 1990 i 94 es van destinar a subministrar electricitat a les zones rurals i s'espera que per a l'any 2010 aquestes vendes s'incrementin fins a un 25%. I a part dels nuclis rurals, on s'utilitzen els panells fotovoltaics? Senyals lluminosos de trànsit, fanals, rellotges, telèfons, satèl·lits de telecomunicacions, etc. Una altra aplicació interessant són els sistemes de bombament d'aigua, que funcionen molt bé quan es necessita aigua i no hi ha energia per a extreure-la del subsòl.

Totes i moltes de les aplicacions esmentades s'engloben dins del grup de sistemes fotovoltaics autònoms, és a dir, són sistemes independents de la xarxa elèctrica convencional. Però l'energia fotovoltaica té una altra via d'aplicació que pot ser tan interessant o més interessant com l'anterior: la de les instal·lacions fotovoltaiques associades a la xarxa elèctrica. És a dir, instal·lar panells fotovoltaics que generin electricitat en llocs on ja existeix la xarxa i enviar aquesta electricitat directament a la xarxa. En lloc que la llum de la nostra casa provingui de centrals elèctriques, tèrmiques o nuclears, ens arribaria per panells solars instal·lats en la teulada. D'aquesta manera, s'hauria de tirar menys de les fonts d'electricitat convencionals altament contaminants i utilitzar l'electricitat produïda des del Sol quan sigui massa baixa. Al mateix temps, la utilització d'un sistema ja existent per a la distribució de l'electricitat redueix considerablement els costos d'adaptació i els treballs. Aplicació còmoda i neta. A la fi de 1998 existien en el món més de 30.000 instal·lacions d'aquest tipus, que podrien aconseguir els 1.000.000 per a l'any 2010. Però encara no hi ha a Espanya res que reguli l'electricitat generada pel panell i la connexió a la xarxa. Existeix tecnologia per a realitzar instal·lacions, però no existeix una legislació específica que reguli com fer-ho. Amb o sense llei, els sistemes fotovoltaics connectats a la xarxa són una opció a considerar.