El sol como fuente de electricidad

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

• Energia berriztagarriak

Energía solar fotovoltaica. El término fotovoltaico es, sin duda, el más incomprensible de los tres para cualquier persona que no sepa mucho del tema. Pero el significado es bastante simple: Transformamos la energía que viene del Sol en forma de rayos, radiaciones o fotones en movimiento de los electrones, o lo que es lo mismo, en electricidad. ¿Y cómo se hace? Mediante un mediador llamado célula fotovoltaica. Las células fotovoltaicas son las unidades básicas de los paneles solares que se instalan en los tejados y otros lugares. En orden creciente de tamaño, los conjuntos celulares forman módulos y los conjuntos modulares paneles.

Células basadas en silicio

Las células fotovoltaicas están formadas por capas de materiales semiconductores. Los materiales semiconductores tienen propiedades eléctricas especiales y pueden ser aislantes o conductores en función de la temperatura. El silicio es el material más utilizado para formar células fotovoltaicas, aunque el teluro de cadmio, el seleniuro de cobre, el seleniuro de indio o el arseniuro de galio también presentan estas propiedades. Pero estos últimos, al menos en la actualidad, no se utilizan comercialmente. Como se ha comentado, las células fotovoltaicas están formadas por dos capas semiconductoras de silicio, dos capas dopadas, es decir, una tiene más electrones de los correspondientes y la otra menos de los correspondientes. En esta situación, cuando el rayo solar (el fotón) toca la célula, un electrón salta de la capa de mayor densidad de electrones a la de menor densidad, y el diseño de la célula lo obliga a introducirla en el circuito eléctrico. Como los rayos del sol caen constantemente, los electrones saltan continuamente de una capa a otra, generando corriente eléctrica a través del circuito.

Este es el secreto de las células fotovoltaicas. Pero las instalaciones fotovoltaicas, además de los paneles solares, tienen otros dos componentes principales: el regulador y el acumulador. El acumulador almacena la energía eléctrica producida a lo largo del día para que el usuario reciba una corriente eléctrica constante en momentos de menor producción o durante las noches (cuando no hay producción). El regulador, por su parte, es un sistema de seguridad que, cuando el acumulador está lleno, corta la corriente para que no sufra ningún daño.

A favor y en contra

Entre las ventajas de la energía fotovoltaica se encuentra la de su escaso impacto ambiental, ya que genera muy pocos residuos: no emite contaminantes a la atmósfera (ni a ríos o mares), no produce daños a la fauna y a la flora, y además la transformación fotovoltaica es totalmente silenciosa, no produce contaminación acústica. Desde el punto de vista ambiental, los acumuladores son el punto más débil de las instalaciones fotovoltaicas: el plomo, el níquel y el cadmio, sustancias tóxicas, se utilizan en los acumuladores, por lo que deben ser cuidados y reciclados. Pero la energía fotovoltaica es, en general, una energía limpia.

El Sol es una fuente de energía inagotable, al menos en los próximos 6.000 millones de años, sin necesidad de extracción ni transporte de combustible. Llega directamente hasta los paneles. Una vez instalados, los paneles solares requieren un mínimo mantenimiento y una vida útil de 30 años. Además, son sistemas flexibles, de alta seguridad y muchas veces rentables económicamente. Existen aplicaciones fotovoltaicas muy competitivas y en ocasiones la instalación de paneles fotovoltaicos puede ser más económica que el alargamiento de la red eléctrica. En otras ocasiones será imposible ampliar la red.

Al mismo tiempo, una de las mayores desventajas de la energía solar sigue siendo económica. Si bien los costes han disminuido considerablemente en los últimos diez años, las instalaciones fotovoltaicas tienen unos costes iniciales relativamente elevados y son imposiciones a largo plazo que pueden amortizarse en unos 15 años. Sin embargo, cuando se habla de aspectos económicos, rara vez se incluyen los costes ambientales, que son los que existen. El segundo gran inconveniente es la dependencia total del Sol: una instalación fotovoltaica bien diseñada nos suministra energía en cualquier momento del día y de la noche, pero el generador no puede trabajar sin Sol, sin Sol no es posible generar electricidad y por ello no es un sistema adecuado para las aplicaciones que requieren grandes potencias.

Once usos

Los paneles solares fotovoltaicos se utilizan para iluminar las bordas de Aralar, por ejemplo. Los paneles fotovoltaicos son muy habituales para suministrar electricidad a zonas rurales sin acceso a la red eléctrica, tanto en países desarrollados como en países en vías de desarrollo. En estos últimos la red eléctrica no está muy extendida y los paneles fotovoltaicos son muy útiles, ya que su instalación es más sencilla, más económica y más limpia que la creación de la red. Los paneles fotovoltaicos se utilizan para iluminar bordas de montaña, ermitas, casas rurales, bodegas, escuelas y hospitales, que en la actualidad están trabajando en el mundo decenas de miles de instalaciones fotovoltaicas. El 17% de los módulos fotovoltaicos vendidos en el mundo entre 1990 y 94 se destinaron a suministrar electricidad a las zonas rurales y se espera que para el año 2010 estas ventas se incrementen hasta un 25%. Y aparte de los núcleos rurales, ¿dónde se utilizan los paneles fotovoltaicos? Señales luminosas de tráfico, farolas, relojes, teléfonos, satélites de telecomunicaciones, etc. Otra aplicación interesante son los sistemas de bombeo de agua, que funcionan muy bien cuando se necesita agua y no hay energía para extraerla del subsuelo.

Todas y muchas de las aplicaciones mencionadas se engloban dentro del grupo de sistemas fotovoltaicos autónomos, es decir, son sistemas independientes de la red eléctrica convencional. Pero la energía fotovoltaica tiene otra vía de aplicación que puede ser tan interesante o más interesante como la anterior: la de las instalaciones fotovoltaicas asociadas a la red eléctrica. Es decir, instalar paneles fotovoltaicos que generen electricidad en lugares donde ya existe la red y enviar dicha electricidad directamente a la red. En lugar de que la luz de nuestra casa provenga de centrales eléctricas, térmicas o nucleares, nos llegaría por paneles solares instalados en el tejado. De este modo, se debería tirar menos de las fuentes de electricidad convencionales altamente contaminantes y utilizar la electricidad producida desde el Sol cuando sea demasiado baja. Al mismo tiempo, la utilización de un sistema ya existente para la distribución de la electricidad reduce considerablemente los costes de adaptación y los trabajos. Aplicación cómoda y limpia. A finales de 1998 existían en el mundo más de 30.000 instalaciones de este tipo, que podrían alcanzar los 1.000.000 para el año 2010. Pero todavía no hay en España nada que regule la electricidad generada por el panel y la conexión a la red. Existe tecnología para realizar instalaciones, pero no existe una legislación específica que regule cómo hacerlo. Con o sin ley, los sistemas fotovoltaicos conectados a la red son una opción a considerar.