Una guía para principiantes sobre paneles solares.

10 de septiembre de 2024

Si es nuevo en el mundo de los paneles solares, tanto la tecnología como el proceso de instalación pueden parecer complejos. Es por eso que elaboramos esta guía para principiantes sobre paneles solares.

Cubriremos los conceptos básicos y profundizaremos en lo que necesita saber sobre el uso de la energía solar y la comprensión de los paneles solares.

¿Qué son los paneles solares?

Un panel solar es un conjunto de células fotovoltaicas (PV) que absorben la luz solar y la convierten en electricidad.

En la mayoría de las instalaciones, los técnicos conectan varios paneles solares para crear un conjunto solar. Los componentes de un módulo solar incluyen las células solares, la carcasa de vidrio, la lámina posterior, el marco metálico y el cableado para la transmisión de energía.

Una breve historia de la tecnología de energía solar.

Thomas Edison desarrolló la corriente continua (CC), un circuito eléctrico en el que los electrones fluyen en una dirección. La corriente continua funciona de forma muy parecida a una batería que alimenta una bombilla: el estándar en Estados Unidos hasta la década de 1880.

Nikola Tesla creía que la corriente alterna (CA) era una mejor solución porque los científicos podían convertirla fácilmente en diferentes voltajes. Esto facilitó el transporte de corriente alterna a largas distancias.

La marea comenzó a cambiar cuando George Westinghouse eligió la tecnología Tesla en la Feria Mundial de Chicago de 1893. La corriente alterna se convirtió en el estándar para la red eléctrica en Estados Unidos

De hecho, Tesla, Inc. es ahora el nombre de una empresa fundada por Elon Musk. La empresa utiliza corriente alterna para sus vehículos energéticamente eficientes y tecnologías solares.

(Relacionado: Tesla trae el vecindario más sostenible del país a Austin)

La energía del sol es vital para toda la vida en la Tierra y los humanos siempre han encontrado formas de aprovechar su energía. La tecnología solar fotovoltaica tal como la conocemos hoy existe desde que Bell Labs desarrolló la primera celda de silicio en 1954. En 1960, la eficiencia de las células solares había mejorado del 4% al 14%.

La industria de la energía solar continuó expandiéndose en las décadas siguientes. La tecnología solar mejoró gracias a las inversiones en investigación y desarrollo y a los marcos regulatorios de interconexión solar creados por los gobiernos federal y estatal. Ambos incluyeron políticas como créditos fiscales, reembolsos y estándares de energía renovable.

(Relacionado: Guía de incentivos federales para paneles solares)

En 1999, la capacidad solar instalada acumulada alcanzó los 1.000 megavatios (MW). Mientras los astronautas instalaban paneles solares en la Estación Espacial Internacional en 2000, Sandia Laboratories inventó el moderno inversor. Este inversor ha mejorado significativamente la seguridad del sistema en caso de cortes de energía.

En las décadas siguientes, el coste de los paneles solares cayó drásticamente por dos razones principales:

• Innovaciones en el diseño de módulos solares
• Mejoras en el sistema de estanterías que hacen que la instalación sea más fácil y rápida

Según Statista, la generación neta de energía fotovoltaica mundial aumentó de 1.288 MW en 2000 a 633.700 MW en 2024.

La innovación en tecnología solar seguirá avanzando. Estos avances, a su vez, facilitarán que la gente común adquiera paneles de alta eficiencia. Es probable que los nuevos sistemas también se centren en materiales además del silicio o más allá del mismo.

Los recientes avances en perovskitas, por ejemplo, podrían conducir a paneles con mayor eficiencia y la capacidad de recubrir superficies con energía solar tan fácilmente como pintar.

Dado que la cantidad de luz solar que cae sobre la Tierra cada hora es suficiente para satisfacer todas las necesidades eléctricas de la Tierra durante un año, la energía solar tiene un potencial prácticamente ilimitado.

Tipos de paneles solares

Los fabricantes de paneles solares utilizan diferentes células solares y tecnologías solares, pero el material de células solares más común es el silicio (Si). El silicio es un componente clave de varios tipos de paneles solares, cada uno con ventajas y desventajas únicas. Pero dependiendo de cómo se utilice la energía solar, es importante comprender los beneficios de las nuevas tecnologías de células solares que utilizan técnicas o materiales adicionales.

Los fabricantes fabrican células solares de silicio y las construyen con una capa positiva y negativa que crea un campo eléctrico, similar a una batería. La mayoría de los paneles solares están hechos de silicio monocristalino o policristalino.

silicio monocristalino

• Rango de eficiencia promedio: La eficiencia promedio es del 15% al ​​24%.
• Cómo se hace: Las obleas se cortan a partir de un lingote monocristalino de silicio de alta pureza con células que forman una forma distintiva.
• Apariencia: Las células monocristalinas tienen una apariencia uniforme de pequeños cuadrados negros con esquinas dentadas. Los módulos solares fabricados con estas células solares suelen tener una lámina posterior blanca o negra.
• Características: Estos paneles conducen la electricidad de manera más eficiente y funcionan mejor en altas temperaturas y en la sombra, produciendo más energía solar que otros paneles del mismo tamaño. Dado que esta tecnología es la más utilizada, también ha demostrado su eficacia en términos de durabilidad. Sin embargo, son los paneles más caros y generan más residuos en el proceso de fabricación.

Silicio policristalino (o multicristalino)

• Rango de eficiencia promedio: La eficiencia promedio es del 12% al 16%.
• Cómo se fabrica: Se calientan, funden y comprimen fragmentos de múltiples cristales de silicio para formar una gran célula solar.
• Apariencia: Estas células solares tienen una superficie de múltiples capas, irregular, parecida a una gema y generalmente son de color azul.
• Características: Los paneles solares policristalinos son menos eficientes pero menos costosos y generan menos residuos en la producción de silicio. Se trata de los paneles solares más utilizados en el mundo, en gran parte debido al auge de la fabricación en China en los últimos años. Además, estas células solares están cubiertas por una carcasa de vidrio, normalmente hecha de vidrio antirreflectante (para aumentar la absorción de la luz solar y mejorar la eficiencia de los paneles solares), y una lámina posterior las protege.

módulos solares de película delgada

• Rango de eficiencia promedio: Su eficiencia promedio es del 7% al 13%.
• Cómo se fabrican: se deposita sobre una superficie una fina capa de material fotovoltaico, o una combinación de materiales como silicio amorfo no cristalino (a-Si), telururo de cadmio (CdTe) o seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS). como vidrio, plástico o metal.
• Apariencia: Los paneles de silicona de película delgada generalmente son más grandes y tienen una apariencia negra sólida y uniforme.
• Características: Estos paneles utilizan tecnología más nueva disponible comercialmente y son adecuados para hogares o negocios donde el espacio no es un problema. Los paneles solares de película delgada son económicos, fáciles de fabricar, flexibles, portátiles y livianos. Sin embargo, son menos duraderos y tienen una vida útil más corta.

Resumen sobre paneles solares de silicio

Otras tecnologías de células solares

Las células solares multiunión se basan en los mismos principios que las células de silicio. Sin embargo, los fabricantes los construyen con múltiples capas de diferentes semiconductores que pueden capturar una porción mayor del espectro de luz.

Heterounión intrínseca de película delgada (golpe)

Las células solares HIT utilizan finas capas intrínsecas de silicio amorfo en la parte superior e inferior de una oblea de silicio cristalino. Curiosamente, Panasonic los inventó.

perovskitas

Estas células solares están hechas de perovskita, parte de una familia de cristales que lleva el nombre del geólogo ruso Lev Perovski. Las perovskitas son menos estables que el silicio, pero pueden lograr una eficiencia de energía solar similar a la de las células monocristalinas. Además lo hacen a un menor coste.

Esta prometedora tecnología aún no está disponible comercialmente. Sin embargo, los fabricantes pronto podrían aplicarlo como una película sobre las células existentes basadas en silicio para aumentar la eficiencia estándar de los paneles solares. Oxford PV está probando la producción de esta tecnología en Alemania.

(Ver también: Quién fabrica los mejores paneles solares)

Cómo funcionan los paneles solares

Las funciones de los sistemas de paneles solares son más sencillas de lo que piensas.

El sol libera pequeños paquetes de energía llamados fotones. Estos fotones viajan a la Tierra y la luz del sol incide sobre los paneles a diferentes velocidades según la orientación y la ubicación.

Luego, los paneles solares convierten la energía del sol (fotones) en electricidad cuando golpea una célula solar liberando electrones de sus átomos. Estos electrones luego fluyen a través de un cable hasta un inversor.

Los inversores convierten esta energía eléctrica de corriente continua a corriente alterna. Por supuesto, utilizamos energía CA para luces, electrodomésticos y electrodomésticos (cualquier cosa que se conecte a un tomacorriente). Luego, la energía de CA fluye hacia su medidor eléctrico para alimentar su hogar o la red eléctrica de su ciudad.

Cuando el sol no brilla y los paneles solares no tienen energía solar para convertirla en electricidad, la red continúa alimentando su hogar. Si en un momento dado su sistema solar produce más electricidad de la que utiliza, esa electricidad regresará desde su hogar a la red. Muchas empresas de servicios públicos tienen políticas de medición neta que le acreditan por el exceso de energía solar que genera.

(Relacionado: ¿Cómo funcionan los paneles solares?)

Tipos de inversores

Otra parte importante de un sistema de energía solar es la tecnología de inversor. Hay tres tipos principales de inversores:

• Inversor de cadena: la energía CC de su panel solar pasa a través de un único inversor, que luego se conecta a su panel eléctrico. Los inversores de cadena son la solución de inversores más rentable, pero complican la evaluación de los problemas de rendimiento de los módulos individuales.
• Microinversores: Los microinversores están conectados a la parte posterior de cada panel. Suelen ser más caros pero permiten el seguimiento a nivel de panel.
• Inversor Híbrido: Ofrece una solución de gama media que combina un inversor central con optimizadores de energía en cada panel. Los optimizadores de energía son una tecnología de convertidor CC-CC que mejora el rendimiento al hacer coincidir la salida de cada panel con el inversor. La tecnología de inversor híbrido ofrece algunos de los mismos beneficios de rendimiento del sistema que los microinversores, pero a un costo menor.

Para nosotros, los inversores ofrecen funciones adicionales más allá de la conversión de corriente eléctrica. Estas características incluyen protección contra fallas a tierra, así como información sobre la producción de energía y seguimiento de los puntos de máxima potencia.

(Ver también: Quién fabrica los mejores paneles solares)

¿En qué dirección deben orientarse los paneles solares?

Lo ideal es que los paneles solares montados en un techo estándar estén orientados al sur para permitir la máxima producción. Si sus paneles miran hacia el sureste o suroeste, puede esperar que produzcan aproximadamente un 10% menos de electricidad. Aún así, eso puede ser suficiente para alimentar su hogar.

Si no puedes instalar tus paneles solares orientados al sur, considera estas alternativas:

• Instalación de paneles en una dirección diferente: Los paneles orientados hacia el oeste o suroeste pueden producir suficiente energía para alimentar toda o parte de su hogar. Su instalador puede tomar esta decisión.
• Instalación de más paneles: los paneles solares que no están orientados al sur no reciben tanta luz solar directa, pero es posible que puedas compensar agregando más paneles.
• Instalar sus paneles en el suelo o en la pared: Es un error común pensar que sólo puede instalar paneles solares en su techo. Si no le gusta el aspecto o su techo no está orientado al sur, puede instalar su sistema en una pared orientada al sur que reciba luz solar directa. Puedes optar por cultivar al aire libre siempre que tengas espacio y algunas personas prefieren esa opción. La instalación y el mantenimiento son más económicos que un sistema de pared.

Consulte nuestra calculadora de potencial solar fácil de usar para obtener una estimación del potencial solar de su hogar. Un instalador también puede utilizar la tecnología para rastrear cómo incide el sol en su casa. Con este conocimiento podrán instalar sus paneles en la dirección correcta y con la inclinación correcta.

¿Cuándo debería cambiarse a la energía solar?

Cambiar a la energía solar es una decisión de vida acertada en cualquier momento. Sin embargo, instalar su sistema solar justo antes del verano le brindará mayores beneficios.

Potencialmente, puede mantener su casa hasta 5 grados Fahrenheit más fría dando sombra al techo. Por supuesto, esto es especialmente útil en los cálidos meses de verano: significa una reducción del 38 % en la carga de refrigeración anual de su hogar.

Al cambiar a la energía solar, no solo ahorrará dinero en sus facturas de electricidad, sino que también podrá ayudar a encender las luces cuando el calor del verano aumente y sea más probable que se produzcan cortes.

Dado que los precios de la electricidad pueden fluctuar en verano, tiene sentido cambiar a la energía solar antes de que comience la temporada de calor. Para ser claros, cualquier momento es un buen momento para hacer el cambio a la energía solar.

(Relacionado: Preparándose para lo inesperado: baterías versus generadores para energía doméstica)

Encuentre un instalador solar de confianza que le ayude a cambiar a energía solar

Esperamos que nuestra guía para principiantes sobre paneles solares le ayude a familiarizarse más con las numerosas partes móviles de la energía solar.

Pasarse a la energía solar ofrece numerosas ventajas: se gana en independencia energética y se ahorra dinero al mismo tiempo. Es una de las inversiones financieras más inteligentes que puede hacer en su vida.

Que nada se interponga entre usted e instalar el sistema de sus sueños. Un instalador de paneles solares experimentado y confiable puede ayudarlo a aprovechar la energía del sol, sin importar dónde viva o en qué dirección mire su techo.

Como empresa con experiencia en paneles solares, Freedom Solar es líder en instalación solar comercial y residencial y le encantaría ayudar. Contáctenos hoy para una consulta gratuita sobre cómo comenzar.