Solar explicado fotovoltaica y electricidad

Las células fotovoltaicas convierten la luz solar en electricidad

Una celda fotovoltaica (PV), comúnmente llamada celda solar, es un dispositivo no mecánico que convierte la luz solar directamente en electricidad. Algunas células fotovoltaicas pueden convertir la luz artificial en electricidad.

Los fotones transportan energía solar.

La luz del sol está compuesta de fotones o partículas de energía solar. Estos fotones contienen cantidades variables de energía que corresponden a las diferentes longitudes de onda del

A

El flujo de electricidad

El movimiento de electrones, cada uno con una carga negativa, hacia la superficie frontal de la celda crea un desequilibrio de carga eléctrica entre las superficies frontal y posterior de la celda. Este desequilibrio, a su vez, crea un potencial de voltaje como los terminales negativo y positivo de una batería. Los conductores eléctricos en la celda absorben los electrones. Cuando los conductores están conectados en un circuito eléctrico a una carga externa, como una batería, la electricidad fluye en el circuito.

La eficiencia de los sistemas fotovoltaicos varía según el tipo de tecnología fotovoltaica

La eficiencia con la que las células fotovoltaicas convierten la luz solar en electricidad varía según el tipo de material semiconductor y la tecnología de la célula fotovoltaica. La eficiencia de los módulos fotovoltaicos disponibles en el mercado promedió menos del 10 % a mediados de la década de 1980, aumentó a alrededor del 15 % en 2015 y ahora se acerca al 20 % para los módulos de última generación. Las células fotovoltaicas experimentales y las células fotovoltaicas para nichos de mercado, como los satélites espaciales, han alcanzado una eficiencia cercana al 50 %.

Cómo funcionan los sistemas fotovoltaicos

La celda fotovoltaica es el componente básico de un sistema fotovoltaico. Las celdas individuales pueden variar en tamaño desde aproximadamente 0,5 pulgadas hasta aproximadamente 4 pulgadas de ancho. Sin embargo, una celda solo produce 1 o 2 vatios, que es solo suficiente electricidad para usos pequeños, como calculadoras o relojes de pulsera.

Las celdas fotovoltaicas están conectadas eléctricamente en un módulo o panel fotovoltaico empaquetado y hermético. Los módulos fotovoltaicos varían en tamaño y en la cantidad de electricidad que pueden producir. La capacidad de generación de electricidad del módulo fotovoltaico aumenta con el número de celdas en el módulo o en el área de superficie del módulo. Los módulos fotovoltaicos se pueden conectar en grupos para formar una matriz fotovoltaica. Una matriz fotovoltaica puede estar compuesta por dos o cientos de módulos fotovoltaicos. La cantidad de módulos fotovoltaicos conectados en una matriz fotovoltaica determina la cantidad total de electricidad que la matriz puede generar.

Las células fotovoltaicas generan electricidad de corriente continua (CC). Esta electricidad de CC se puede utilizar para cargar baterías que, a su vez, alimentan dispositivos que utilizan electricidad de corriente continua. Casi toda la electricidad se suministra como corriente alterna (CA) en los sistemas de transmisión y distribución de electricidad. Dispositivos llamados

Las celdas y módulos fotovoltaicos producirán la mayor cantidad de electricidad cuando estén directamente frente al sol. Los módulos y matrices fotovoltaicos pueden usar sistemas de seguimiento que mueven los módulos para mirar constantemente hacia el sol, pero estos sistemas son costosos. La mayoría de los sistemas fotovoltaicos tienen módulos en una posición fija con los módulos orientados directamente al sur (en el hemisferio norte, directamente al norte en el hemisferio sur) y en un ángulo que optimiza el rendimiento físico y económico del sistema.

Las celdas solares fotovoltaicas se agrupan en paneles (módulos), y los paneles se pueden agrupar en matrices de diferentes tamaños para producir pequeñas o grandes cantidades de electricidad, como para alimentar bombas de agua para el agua del ganado, para proporcionar electricidad a los hogares o para servicios públicos. generación de electricidad a escala.

Fuente: Laboratorio Nacional de Energías Renovables (con derechos de autor)

Aplicaciones de los sistemas fotovoltaicos

Los sistemas fotovoltaicos más pequeños alimentan calculadoras y relojes de pulsera. Los sistemas más grandes pueden proporcionar electricidad para bombear agua, alimentar equipos de comunicaciones, suministrar electricidad para una sola casa o negocio, o formar grandes conjuntos que suministren electricidad a miles de consumidores de electricidad.

Algunas ventajas de los sistemas fotovoltaicos son

Los sistemas fotovoltaicos pueden suministrar electricidad en lugares donde no existen sistemas de distribución de electricidad (líneas eléctricas), y también pueden suministrar electricidad a un
â¢Los conjuntos fotovoltaicos se pueden instalar rápidamente y pueden ser de cualquier tamaño.
â¢Los efectos ambientales de los sistemas fotovoltaicos ubicados en edificios son mÃnimos.

Fuente: Laboratorio Nacional de Energías Renovables (con derechos de autor)

Fuente: Laboratorio Nacional de Energías Renovables (con derechos de autor)

Historia de la fotovoltaica

La primera celda fotovoltaica práctica fue desarrollada en 1954 por investigadores de Bell Telephone. A partir de fines de la década de 1950, las células fotovoltaicas se utilizaron para alimentar los satélites espaciales de EE. UU. A fines de la década de 1970, los paneles fotovoltaicos proporcionaban electricidad en forma remota o

La Administración de Información Energética (EIA) de EE. UU. estima que la electricidad generada en plantas de energía fotovoltaica a gran escala aumentó de 76 millones de kilovatios hora (kWh) en 2008 a 69 mil millones (kWh) en 2019. Las plantas de energía a escala de servicios públicos tienen al menos 1000 kilovatios (o un megavatio) de capacidad de generación de electricidad. La EIA estima que los sistemas fotovoltaicos de pequeña escala conectados a la red generaron 33 000 millones de kWh en 2019, frente a los 11 000 millones de kWh de 2014. Los sistemas fotovoltaicos de pequeña escala son sistemas que tienen menos de un megavatio de capacidad de generación de electricidad. La mayoría están ubicados en edificios y a veces se les llama