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La energía solar es una forma de energía generada por el calor y la luz del sol, que puede ser utilizada a través de diversas tecnologías. Las tecnologías solares convierten la luz del sol en energía eléctrica mediante paneles fotovoltaicos (PV) o espejos que concentran la radiación solar, es decir, de forma térmica.
Esta energía generada puede ser utilizada para generar electricidad o también ser almacenada en baterías o almacenamiento térmico.
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Por ser considerada una de las fuentes de energía limpia y renovable, la energía solar se ha vuelto cada vez más atractiva por su suministro inagotable y su carácter no contaminante, en total contraste con los combustibles fósiles finitos, carbón, petróleo y gas natural.
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La cantidad de luz solar que llega a la tierra es muy superior a las necesidades de energía actuales y previstas de la población mundial. Con solo una hora y media de incidencia solar en la superficie de la tierra es suficiente para satisfacer el consumo energético del mundo durante un año entero.
El proceso de funcionamiento para la producción de energía eléctrica, a partir de la energía solar, puede realizarse a través de dos sistemas: heliotérmico o fotovoltaico.
El sistema heliotérmico convierte, primero, la energía solar en energía térmica y, luego, en energía eléctrica. Por otro lado, el sistema fotovoltaico convierte la energía solar directamente en energía eléctrica.
La producción de energía solar fotovoltaica es práctica, además de ser muy económica y segura para obtener energía limpia.
La energía solar puede ser utilizada en su residencia, después de la instalación de un kit generador de energía solar fotovoltaica. Esto proporciona más comodidad para usted, que no tiene que preocuparse tanto con la factura de electricidad.
Otro sector en el que la instalación de energía solar brinda muchos beneficios es para las industrias y comercios. Se benefician enormemente, ya que demandan un alto consumo de energía.
Aún hay uso de energía solar en propiedades rurales, trayendo una gran ventaja principalmente para riego, bombeo de agua, refrigeración, secado de granos, entre otras finalidades.
El proceso de fabricación del panel solar comienza con la limpieza del vidrio (1). Esta limpieza se realiza con una máquina especial mediante un proceso de ósmosis inversa para garantizar que no se formen «burbuja» en el panel solar después de laminado y listo.
Luego se realiza la interconexión de las células fotovoltaicas (2), que consiste en una de las etapas más críticas del proceso. Es en esta etapa donde las células se interconectan mediante hilos conductores de cobre o aluminio, donde cada voltaje tiene una cantidad determinada de series y células, que se unen mediante una máquina de soldadura especial.
A continuación, viene el montaje de la matriz de células (3), también conocido como “layup”. Esta fase consiste en el proceso de recoger las series de células fotovoltaicas interconectadas y posicionarlas sobre el vidrio y el EVA.
Después de este trabajo, se realiza la interconexión manual (4). De esta forma, las strings de células se sueldan creando una conexión eléctrica entre ellas.
Hecho esto, es hora del posicionamiento del EVA y backsheet (5), que consiste prácticamente en colocar una segunda hoja de EVA sobre la matriz de células y del backsheet sobre el EVA.
A continuación, se inicia el proceso de laminación del panel solar (6). Es durante este proceso que el EVA se derrite/funde y forma una unión perfecta entre las capas y así protege las células de las inclemencias del tiempo.
Una vez que el panel solar sale de la laminadora, sobra un poco de material en los laterales del panel. Entonces, mediante una herramienta especial se realiza el corte de la rebaba (7).
Justo después se instala la caja de unión (8), que se fija usando silicona como sellante.
Para finalizar, se fijan los marcos de aluminio (9) para dar robustez y garantizar la protección del vidrio del panel y el panel estará listo para la última etapa de la línea de producción, que son las pruebas e inspección (10). Si todo va bien durante la fase de pruebas e inspección, los paneles solares serán separados y empaquetados (11).
Tipos de paneles solares
Los principales tipos de paneles solares son los paneles monocristalinos, policristalinos y de película (filme) delgada.
La principal diferencia entre los paneles mono y poli es que los paneles de silicio monocristalino están hechos con células solares de un único cristal de silicio, mientras que los paneles de silicio policristalino están hechos de la fusión de varios cristales de silicio.
La tecnología monocristalina se reconoce fácilmente al mirar de cerca, pues presentan un color uniforme característico de la alta pureza del silicio. Al estar hechos con un único cristal de silicio, los paneles monocristalinos son más eficientes, pero son más caros que los paneles policristalinos.
Sus principales diferencias son el atractivo estético, el costo y la eficiencia. En los paneles policristalinos, los cristales de silicio se fusionan en un bloque preservando la formación de múltiples cristales (de ahí el nombre policristalino).
Los paneles solares de película (filme) fina, o TFPV, están compuestos por varias capas delgadas de material fotovoltaico sobre un sustrato. También pueden ser categorizados según el material fotovoltaico que se deposita sobre el sustrato, siendo estos: silicio amorfo (a-Si), telururo de cadmio (CdTe), cobre, indio y galio selenuro (CIS / CIGS) y células solares fotovoltaicas orgánicas (OPV).
Dependiendo de la tecnología del panel solar de película delgada, su eficiencia se considera media, representando un promedio entre el 7% y el 13% de eficiencia. Este tipo de panel representa aproximadamente el 20% del mercado mundial de fabricación de paneles solares fotovoltaicos, siendo su mayoría de silicio cristalino.
Parques solares fotovoltaicos: entiende qué es un parque solar, cómo funciona y conoce todos los parques solares de Brasil
Un parque solar, también conocido como planta solar o complejo solar, es una gran central que utiliza miles de paneles fotovoltaicos u otras tecnologías para la producción de una gran cantidad de energía eléctrica, y posteriormente, distribuir esa energía a alta tensión para diversos consumidores.
Se debe observar el lugar de instalación del parque solar, pues impacta directamente en la forma de conexión.
En general, los parques solares se fijan al suelo a través de estructuras específicas, pero también pueden ser construidos en “trackers”, que son estructuras que permiten que las células sigan el movimiento del sol.
El parque solar funciona de manera similar al sistema de energía solar fotovoltaica residencial, absorbiendo la energía del sol y transformándola en energía eléctrica.
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¿Cuántos parques solares hay en Brasil?
El primer parque solar de Brasil fue la planta de Tauá, construida en 2011 en el municipio de Tauá, en el sertón de Ceará. Fue el primer parque solar en el país en generar electricidad a escala comercial suficiente para abastecer, en ese momento, aproximadamente 650 casas populares, lo que correspondía a una capacidad inicial de generación de energía de 1000kWp (1MWp).
Según los datos de la Agencia Nacional de Energía Eléctrica (Aneel), Brasil actualmente tiene 4.403 plantas fotovoltaicas en operación con una potencia otorgada total de aproximadamente 3,84 GW.
Además de estas, hay 81 plantas en fase de construcción, que suman más de 3,1 GW, y aún 686 proyectos no iniciados, totalizando aproximadamente 26,7 GW.
Las principales plantas de energía solar que ya están en operación en Brasil, de acuerdo con la potencia operativa, son:
- Parque Solar São Gonçalo – 608 megavatios – São Gonçalo (PI);
- Complejo Solar Pirapora – 321 megavatios – Pirapora (MG);
- Parque Solar Nova Olinda – 292 megavatios – Ribeira do Piauí (PI);
- Complejo Solar Ituverava – 292 megavatios – Tabocas do Brejo Velho (BA);
- Complejo Solar Pereira Barreto – 252 megavatios – Pereira Barreto (SP);
- Parque Solar Lapa – 168 megavatios – Bom Jesus da Lapa (BA);
- Central Fotovoltaica Juazeiro Solar – 156 megavatios – Juazeiro (BA);
- Usina solar Guaimbê – 150 megavatios – Guaimbê (SP);
- Usina solar Apodi – 132 megavatios – Quinxeré (CE);
- Parque solar Paracatu – 132 megavatios – Paracatu (MG);
- Usina solar de Tauá – 1 megavatios – Tauá (CE).
Conoce la lista completa de todos los parques solares de Brasil haciendo clic aquí.
¿Cómo se hace un panel solar fotovoltaico?
El proceso de fabricación de paneles solares involucra las mejores tecnologías que buscan la eficiencia y durabilidad por décadas del producto. Un panel solar fotovoltaico consiste en células solares (fotovoltaicas), vidrio, EVA, hoja trasera y marco.
Veamos cuáles son los principales materiales utilizados en la fabricación de paneles solares:
Célula fotovoltaica
La célula fotovoltaica es la parte más importante del panel solar, pues a través de ella la reacción físico-química transforma la luz solar en energía eléctrica. Se produce a partir de una «rebanada» de cristal de silicio extremadamente puro. La célula fotovoltaica representa un poco más de la mitad del costo del panel solar.
Vidrio fotovoltaico (vidrio especial)
El vidrio fotovoltaico necesita ser de buena calidad, ya que debe resistir las fuertes lluvias de granizo. De esta forma, no es un vidrio común.
Se trata de un vidrio templado especial recubierto con una sustancia antirreflectante, especialmente desarrollado para proporcionar menos reflexión y dejar pasar el máximo de luz a través de él. Representa aproximadamente el 10% del costo de fabricación del panel solar.
Película encapsulante para el panel solar – EVA
La película encapsulante, o acetato-vinilo de etileno (que deriva del inglés Ethylene Vinyl Acetat – EVA), es un material sellante específico para paneles solares.
La función de la película encapsulante es proporcionar protección a las células fotovoltaicas contra el envejecimiento causado por los rayos UV, temperaturas extremas y humedad. En relación al costo de fabricación del panel solar, este componente representa aproximadamente el 8% del costo total.
Backsheet
El backshet es un material plástico robusto cuya función es proteger los componentes internos del panel solar, es decir, proteger las células fotovoltaicas. Representa aproximadamente el 8% del costo de fabricación y va en la parte posterior del panel solar.
Caja de unión
La caja de unión, o PV Juction Box, es una especie de gabinete ubicado detrás del panel solar, pegado con un adhesivo de silicona o cinta de doble cara especial. Su función consiste en interconectar los paneles solares cuando son instalados en el techo.
Contiene diodos de bypass que garantizan la seguridad y el buen funcionamiento del panel solar. Su costo representa aproximadamente el 6% del valor total de fabricación del panel solar.
Molduras del panel solar de aluminio anodizado
El marco del panel solar, es decir, toda la parte que rodea el panel, está añadida una moldura de aluminio anodizado. Esta fabricada especialmente para agregar robustez al panel y proteger su integridad contra situaciones adversas.
Su espesor no debe ser menor de 4 cm y su costo representa aproximadamente el 4% del valor total de fabricación del panel solar.
Escenarios y perspectivas del mercado global de energía solar
La energía renovable se ha expandido a un ritmo muy rápido en dos décadas, con grandes adiciones principalmente de energía solar y eólica, además de ser muy eficiente.
El mercado global de energía solar fue valorado en $ 52,5 mil millones en 2018 y se proyecta que alcanzará $ 223,3 mil millones en 2026, creciendo a un CAGR del 20,5% de 2019 a 2026.
Según la Agencia Internacional de Energía, estas fuentes de energía deben expandirse en los próximos años a un ritmo mucho más rápido que antes.
China está en el centro de la oferta y demanda renovables globales, respondiendo por cerca del 40% del crecimiento de la capacidad renovable global durante varios años.
En 2020, la participación de China aumentó al 50% por primera vez debido a la apresurada finalización de proyectos antes de que se eliminaran los subsidios gubernamentales.
China es el mayor fabricante de paneles solares y turbinas eólicas, así como el mayor proveedor de materias primas como silicio, vidrio, acero, cobre y materiales de tierras raras necesarios para fabricarlos.
Brasil ha ido evolucionando algunas posiciones en el ranking mundial de países que más invierten en energía fotovoltaica, así como en el ranking general de países, en cuanto a la capacidad de generación de energía solar, donde ha llegado a ocupar la 16ª posición en el ranking mundial de capacidad instalada.
Además, la energía solar aporta innumerables beneficios ambientales para Brasil, ya que si una buena parte de la población tiene acceso a la instalación de sistemas fotovoltaicos en casas y emprendimientos, no será más necesario inundar enormes áreas de bosques para construir centrales hidroeléctricas.
La Agencia Nacional de Energía Eléctrica (Aneel) y la Asociación Brasileña de Energía Solar Fotovoltaica (ABSOLAR) han publicado un gráfico sobre la energía solar en Brasil con el ranking de los estados que utilizan esta fuente renovable de energía en todo el territorio brasileño.
El gráfico muestra que la gran mayoría de los sistemas fotovoltaicos están instalados en las regiones Sudeste, Sur y Nordeste de Brasil.
Impactos ambientales y beneficios de la energía solar para la preservación del medio ambiente
La electricidad producida por paneles solares es limpia, renovable, infinita, no produce ruido y está libre de emisiones. Cambiar la generación de energía a fuentes renovables es un pilar fundamental de los esfuerzos globales para alcanzar la neutralidad de carbono.
Los paneles solares no emiten absolutamente nada de CO2, contribuyendo significativamente a la reducción de la huella de carbono.
La energía solar es una fuente eficaz de energía no convencional y una solución sostenible conveniente que contribuye a combatir el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero y el calentamiento global.
El crecimiento del mercado de energía solar se debe al aumento de la contaminación ambiental y a la oferta de incentivos gubernamentales en todo el mundo, incluida la reducción de impuestos para la instalación de paneles solares.
La disminución del costo de la tecnología para la fabricación de paneles solares fue otro factor determinante para el crecimiento del mercado de energía solar.
Además, este crecimiento también ha sido ocasionado por la disminución de la huella hídrica, que ha alimentado la demanda del sector de generación de energía durante varios años.
A diferencia de las centrales hidroeléctricas, donde muchos subproductos se emiten a la atmósfera, amenazando el aire natural del que dependemos para respirar, la energía solar, por su parte, produce energía limpia, con impacto cero en el medio ambiente.
Por último, al igual que los sistemas fotovoltaicos instalados en casas, el agro, establecimientos comerciales e industrias, los parques solares también tienen una buena durabilidad, corresponding a 25 años de vida útil de los paneles solares.
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