Tipos de Placas solares y su funcionamiento

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Placas solares
14/07/2022

El sol puede proporcionar energía suficiente para dar electricidad a todo el planeta. Pero no puede hacerlo directamente. Los paneles solares son el intermediario que hace que la luz solar nos sirva de energía. Su diseño es simple, muy eficaz y permite el autoconsumo, lo que fomenta la sostenibilidad. En un futuro próximo, los paneles generarán electricidad incluso de noche.

¿Qué es un panel solar?

Las placas solares son dispositivos formados por celdas fotovoltaicas, cuya principal función es transformar la energía solar en energía eléctrica a través de la radiación solar. Constan de multitud de celdas, llamadas células fotovoltaicas, que son las encargadas de convertir la radiación solar en electricidad. Se genera electricidad debido al efecto fotovoltaico que provoca la energía solar (fotones), generando cargas positivas y negativas en dos semiconductores próximos de distinto tipo, lo que genera un campo eléctrico que producirá corriente eléctrica.

Hoy en día la energía renovable, sobre todo la generada por las placas solares están comenzando a ser una opción muy pedida no solamente para muchas empresas, sino, tambiénl para los hogares por todas las ventajas que trae consigo.

¿Cómo funcionan las placas solares fotovoltaicas?

Las celdas fotovoltaicas captan los fotones del sol y gracias al material semiconductor del cual están hechas, el silicio, transforman los fotones en electrones. La corriente generada por las placas solares es continua, por lo que se tiene que transformar en corriente alterna a través de un inversor solar, puesto que la mayoría de la energía consumida en el día a día es alterna.

En función del grado de pureza del silicio utilizado, distinguimos tres tipos de placas solares fotovoltaicas: monocristalinas, policristalinas y amorfas.

  • Placas solares monocristalinas: estos módulos están compuestos por células con un único cristal de silicio de alta pureza, presentando un color azul o negro solidificado a una temperatura homogénea, lo que los hace los más eficientes y con un mayor rendimiento. También son los más caros ya que su proceso de fabricación es el más difícil de elaborar.
  • Placas solares policristalinas: estos paneles están formados por células que tienen varios cristales orientados de manera diferente, motivo por el que tiene un color azulado. Presentan buena relación calidad- precio, ya que su proceso de fabricación es más rápido y barato, lo que disminuye la eficiencia y rendimiento. 
  • Placas solares amorfas: son placas solares compuestas por células de silicio sin cristalizar. Son las más económicas, ya que su proceso de fabricación es el más rápido. Sin embargo, son las menos eficientes. Para producir la misma energía que las anteriores se necesitaría más espacio y más placas para generar la misma cantidad de energía. Como ventaja, pueden ser flexibles si se elaboran en una superficie maleable, adhiriéndose con facilidad a cualquier tipo de espacio.

¿Cuáles son sus elementos?

Los principales elementos que forman un panel solar son:

  • Las celdas fotovoltaicas
  • La conexión eléctrica entre las células
  • Encapsulantes, que suelen ser EVA (etileno vinil acetato). Este forma una capa selladora alrededor de las placas solares para proteger las células fotovoltaicas.
  • Vidrio templado o cristal, que junto con el encapsulante, protege las células fotovoltaicas.
  • Pegatina de PVC, que se encuentra en la parte posterior de las placas solares.
  • Marco de aluminio con agujero de fijación

Además de los elementos que forman un panel solar en sí, un sistema fotovoltaico está también formado por la estructura donde se fijan los módulos, el cableado y el inversor que transforma la corriente continua en alterna.

En el caso de ser una instalación aislada, se necesitará instalar baterías solares para acumular la energía solar y hacer uso de ella cuando no es posible producirla, es decir, durante la noche o días nublados. Si el sistema cuenta con acumuladores fotovoltaicos, será necesario tener reguladores para controlar la carga y descarga de las baterías.

¿Son mejores las monocristalinas o las policristalinas?

En general, las placas solares monocristalinas presentan mejores características, en lo que se refiere a eficiencia y rendimiento. Sin embargo, depende del clima del lugar donde vayan a ser instalados. Las placas solares monocristalinas presentan mejor comportamiento en lugares fríos y los paneles policristalinos ofrecen mejor rendimiento en climas mayormente cálidos.

A nivel residencial es más recomendable la tecnología monocristalina, ya que el espacio es limitado y podremos instalar más potencia con el mismo número de paneles, además de su efecto estético, ya que las células monocristalinas son enteramente negras y se integran mejor visualmente en las cubiertas.

Es importante tener en cuenta que ambas opciones reducen su eficiencia a altas temperaturas (a partir de 25 ºC), es decir, la producción de las placas solares es mayor con temperaturas bajas. Sin embargo, aunque la época del año más calurosa es en verano, los días también son más largos, por tanto la producción solar total será superior.

Placas solares monocristalinas y policristalinas

Tipos de placas solares

A la hora de clasificar las placas solares, es importante conocer para qué están destinadas. A parte de las placas fotovoltáicas, podemos distinguir otros tipos como las híbridas o térmicas.

Placas solares fotovoltaicas

Estas son las placas solares más convencionales. Tienen la función de captar la energía solar a través de las células fotovoltaicas y convertirla en corriente alterna, es decir la electricidad que comúnmente utilizamos. 

Por la radiación solar, las células solares adquieren los fotones de los rayos del sol y comienza un proceso llamado efecto fotovoltaico, en el cual los fotones de dichos rayos son atraídos por medio de un material semiconductor, normalmente es el silicio, que inyecta electrones, lo que permite controlar la energía y transferirla al inversor.

El inversor se encarga de hacer el cambio de energía continua a alterna. Cabe mencionar que se puede tener un sistema fotovoltaico aislado, en el cual solo se depende de la energía solar; o sistema conectado a la red eléctrica donde la compañía eléctrica proporciona parte de su electricidad.

Placas solares térmicas

Se trata de un tipo de placas solares que aprovechan la radiación del sol para proporcionar calefacción a una vivienda y disponer de agua caliente en ella. De hecho, estos paneles solares térmicos se denominan ACS (Agua Caliente Sanitaria) por este motivo.

Los paneles térmicos contienen un fluido (normalmente una mezcla de agua y anticongelante) que aumenta su temperatura muy rápidamente cuando se ve expuesto a una fuente de calor. De esta manera, el sol incide sobre los colectores, absorbiendo la energía térmica y calentando el fluido  que va por debajo del captador a través de unos tubos. El fluido, ya caliente, se transfiere a un depósito de agua, el cuál suele estar dentro de la casa, y se almacena ya preparado para su uso y distribución.

Finalmente, cuando tengamos que hacer uso de la energía, un intercambiador se encargará de ceder el calor del fluido al agua en el lugar en el que vaya a ser utilizada, por ejemplo, el agua caliente de la ducha.

La eficiencia de los paneles solares térmicos es suficiente como para obtener agua caliente incluso cuando no hay demasiado sol. De la misma manera, mediante un sistema de tuberías es posible conducir los líquidos por distintos lugares del hogar y proporcionar también calor a la casa.

 Placas solares híbridas

Las placas solares híbridas son la combinación de las tecnologías fotovoltaica y térmica en un solo módulo. Frente a los paneles fotovoltaicos y térmicos que, convencionalmente, se instalan por separado, surge el panel solar híbrido, capaz de generar simultáneamente electricidad y calor.

A diferencia de los paneles fotovoltaicos y térmicos, que captan la luz ultravioleta e infrarroja al mismo tiempo. Del total de la radiación solar captada por los colectores de las placas solares, se obtienen entre un 8 y un 15%, que se transformará en electricidad y el resto en calor, para producir agua caliente y calefacción. Estos módulos son muy interesantes por dos motivos: permiten reducir el espacio para instalar ambas tecnologías y permiten recuperar antes la inversión inicial.

Aunque se trata de un producto existente desde la década de los 70, no ha sido hasta ahora cuando se ha comenzado a instalar esta tecnología en cada vez más lugares. Su versatilidad, su alto grado de innovación y las múltiples ventajas que los paneles solares híbridos presentan frente a la tecnología convencional han hecho que este tipo de placas solares sean cada vez más demandadas en todo tipo de sectores y para toda clase de ubicaciones.

¿Son rentables las placas solares?

Las placas solares, generalmente, son una opción muy rentable a medio y largo plazo. El aspecto que determina la rentabilidad de una instalación de autoconsumo fotovoltaico es el periodo de tiempo que tardas en recuperar la inversión inicial que conlleva instalarla. 

Para calcular el periodo de amortización de una instalación de placas solares debemos tener dos factores en cuenta:

  • El coste de la instalación fotovoltaica.
  • El ahorro anual obtenido.

Cuando los ahorros anuales igualan al precio que costó la instalación, se podría decir que la instalación se ha amortizado. A partir de ese momento, podremos decir que nuestra instalación es rentable ya que el resto de su vida útil solo nos aportará beneficios netos.

¿Cuánto cuesta un panel solar?

Es imposible estimar una cifra exacta de lo que puede costar la instalación de placas solares. Sin embargo, para hacerse una idea aproximada, será esencial tener en cuenta aspectos como el tipo de inmueble, su ubicación, el consumo diario o el tipo de instalación.

Aunque en algunos casos se pueden instalar placas solares desde 1.000€, lo más habitual cuando hablamos de instalaciones en viviendas unifamiliares es que los presupuestos oscilen entre los 2.000€ y los 10.000€. Pudiendo aumentar el precio, en algunos casos, hasta los 16.000€. En cambio, instalarlos en una zona residencial el precio puede partir de unos 5.000€ o 6.000€.

El coste de los paneles solares puede suponer hasta un 40% sobre el total del presupuesto. Uno de los factores que afecta al precio de los módulos solares es la potencia de los mismos, aunque el tipo de panel o placa también influye. Según su potencia los precios oscilan entre los 40€ (20W – 30W) hasta los 400€ (más de 250W).

Además en el presupuesto total de la instalación se incluye el coste de otros materiales (inversor solar, baterías solares, cableado, contador bidireccional, etc.) y de la mano de obra.

¿Qué son los inversores de voltaje?

Un inversor de corriente, también llamado inversor de voltaje, es un dispositivo electrónico que transforma la corriente continua en corriente alterna. Además de cambiar el tipo de corriente, los inversores también modifican el voltaje (tensión eléctrica), de forma que el voltaje de entrada y el voltaje de salida son diferentes, por eso también se conocen como inversores de voltaje.

El voltaje en la corriente continua es constante y la carga eléctrica fluye en una sola dirección. Por el contrario, en la corriente alterna la magnitud y dirección de flujo cambia de forma periódica que aparecen a intervalos regulares. El inversor de corriente utiliza circuitos electrónicos para hacer que el flujo de la corriente continua cambie de dirección de forma periódica transformándola en corriente alterna.

A la hora de comprar un inversor de voltaje, es importante tener en cuenta su capacidad, es decir, se debe elegir un inversor cuya capacidad sea igual al total de vatios requeridos por cada uno de los aparatos que se le van a conectar más un 50% para que pueda soportar los posibles picos de consumo.

¿Cómo ahorrar energía con una instalación de placas solares?

La instalación de placas solares para ahorrar electricidad es cada vez más popular y por ello es importante optimizar al máximo la energía solar para incrementar tu ahorro gracias al autoconsumo fotovoltaico. Además, existen una serie de medidas que podemos utilizar para maximizar el rendimiento de las placas solares destinadas a reducir el precio eléctrico de nuestra vivienda e incrementar el ahorro de luz.

Estas medidas o factores a tener en cuenta son los siguientes:

  • Calcular correctamente el número de paneles solares que necesita tu instalación fotovoltaica, lo cual permitirá que se genere la suficiente energía para cubrir la demanda energética. Evitando conectarse a la red de suministro eléctrico.
  • Si el consumo energético es mayor en los periodos del día que más horas de luz hay, se estará aprovechando el máximo rendimiento de las placas solares. Por este motivo, es recomendable programar y organizar cuando sea posible nuestro consumo eléctrico para aprovechar al máximo las horas de exposición solar.
  • Una correcta inclinación y orientación de los paneles solares será vital para optimizar el rendimiento de tu instalación.
  • Aunque no es necesario un mantenimiento preventivo, limpiar las placas solares periódicamente aumentará la producción de las mismas hasta un 10%.
  • La tarifa para autoconsumo solar que tengas contratada será determinante para tu ahorro.
  • Es recomendable adquirir electrodomésticos de bajo consumo. Son más eficientes y no utilizarán tanta energía eléctrica para su correcto funcionamiento.

¿Cuántas placas solares necesito en mi vivienda?

Calcular el número de paneles solares que va a necesitar una vivienda, es un factor fundamental a la hora de determinar la rentabilidad de una instalación fotovoltaica. Para poder calcularlo, es necesario tener en cuenta los siguientes factores.

  • Consumo energético. Conocer la demanda energética del lugar en el que se va a realizar la instalación fotovoltaica, es decir, la cantidad de kWh que consumimos. Para saber cuánta energía consumes, se puede consultar en la factura de la luz, donde vendrá indicado el gasto eléctrico del último periodo (uno o dos meses) y el acumulado en un año. A modo orientativo, si se consumen 2000 kWh/año, necesitarás de 2 a 5 placas solares. En el caso de 5000 kWh/año, se instalarían 10 o más placas.
  • Localización geográfica. Los lugares con muchas horas de luz solar necesitarán menos paneles para generar la misma cantidad de energía que sitios poco soleados. Para determinar el número de paneles fotovoltaicos, será necesario calcular las Horas Solar Pico (HSP), es decir, la unidad que mide la cantidad de energía solar que recibe una superficie durante una hora a 1.000 W/m2.
  • Superficie disponible. Un factor a la hora de dimensionar un proyecto fotovoltaico será la superficie que tenemos disponible para instalar las placas solares. Además, será recomendable que el espacio cuente con los siguientes requisitos: libre de sombras, la instalación debe estar orientada hacia el sur (en la medida de lo posible) y el sistema debe tener un ángulo de inclinación que optimice su producción.
  • Potencia pico de una placa solar. Por último, necesitamos conocer la potencia pico (Wp) que tienen los paneles solares que vamos a utilizar. La potencia pico de un panel solar es la máxima potencia eléctrica que puede producir un panel bajo condiciones estándares, que son: 20ºC de temperatura, 1.000 W/m2 de irradiación solar y masa de aire: 1,5.

¿Cómo se calcula la potencia de una placa solar?

La potencia que genera una placa solar se mide en vatios (W) y se encuentra especificada en el panel que estés mirando para la instalación. Un panel solar típico puede proporcionar entre 250W y 300W de energía. Sin embargo, es cada vez más habitual ver paneles domésticos de potencia superior, como 500W y también algunos de menor capacidad como pueden ser 150W.

El calculo se explica mejor con un ejemplo:

Si cogemos una placa solar de unos 300W, esto significa que por cada hora de sol nos va a generar esa potencia. De este modo que, si calculamos la potencia de un día soleado en una zona cálida, el cálculo sería:

300W x 8 horas de sol al día = 2400W o lo que es lo mismo, 2,4 kWh al día. 

Si suponemos que esas 8 horas son la media de sol anual (compensando las menos horas de invierno con las mayores horas de verano), nos daría:

2,4 kWh al día x 365 días del año = 876 kWh al año por panel solar típico de 300W.

Por tanto, viendo el consumo de kWh que precisamos, podemos dimensionar la instalación según nuestra necesidad y calcular cuántos paneles ha de tener.

Sin embargo, para saber la potencia que necesitaran las placas solares que se vayan a comprar, hay que tener en cuenta el presupuesto del que disponemos, nuestro consumo de energía y cuanto se quiere cubrir con energía solar, y finalmente, el espacio del que disponemos.

¿Qué mantenimiento requieren las placas solares?

Los paneles solares cuentan con una gran resistencia y durabilidad, sin embargo su producción se puede ver afectada si no se realiza un mantenimiento adecuado de los mismos.

Las pérdidas ocasionadas por la ausencia de limpieza de los módulos podría llegar hasta un 8% en lugares donde se produzca mucho polvo, como puede ser una industria o cerca de una zona transitada por vehículos. Estas pérdidas pueden reducirse manteniendo limpia su superficie, para que las células sean capaces de recibir la máxima radiación posible.

¿Cómo se hace el mantenimiento de las placas solares?

Para mantener limpio el panel solar basta con utilizar agua con una pequeña cantidad de jabón. No se recomienda utilizar detergentes o materiales de limpieza ásperos ya que podemos dañar la superficie del panel permanentemente.

La mejor manera de limpiar el panel es utilizando una esponja suave y una pequeña cantidad de jabón, como el del lavavajillas, mojando previamente la suciedad para que sea después más fácil retirarla. Por último aclaramos el panel abundantemente con agua sin dejar restos de jabón.

Como norma general se recomienda realizar esta limpieza unas 3 o 4 veces al año, o con mayor frecuencia si se trata de una zona con mucho nivel de polvo y suciedad.

Algunos consejos para la limpieza de los paneles solares serían:

  • No se debe limpiar los paneles solares los días que hace viento ya que puede llevar polvo o suciedad y conseguiremos que se adhieran a nuestros paneles solares mojados.
  • No se debe usar el lavado a presión ya que se pueden dañarlos.
  • Tener precaución, ya que las placas solares suelen situarse en lugares altos, además de estar utilizando agua en una zona donde hay electricidad,  por tanto se debe usar protecciones aislantes.
  • En caso de tener dudas de cómo limpiar los paneles solares o si puedes provocarles daños lo mejor es que te pongas en contacto con profesionales para que realicen la tarea por ti, y así evitar que pierdan eficiencia o su garantía.

¿Cómo saber si las placas solares son de buena calidad?

No existen parámetros establecidos para conocer si un panel es de buena o mala calidad. Sin embargo, podemos tener en cuenta ciertos indicadores que nos pueden ayudar a determinarlo:

  • La uniformidad de los paneles fotovoltaicos es una buena señal. Los módulos con células más oscuras que otras pueden dar problemas de continuidad que a la larga ocasionan puntos calientes y pérdida de eficiencia. 
  • Los marcos deben tener entre 4 y 5 cm para que su estructura sea suficiente para soportar golpes y condiciones climatológicas adversas (nieve, lluvias torrenciales, etc.).
  • La caja de conexiones debe estar abierta y ser accesible por si es necesario realizar algún mantenimiento en las placas solares.
  • Por último, es importante que los paneles cuenten con garantía de fabricante. La gran mayoría suelen tener garantía de al menos 10 – 12 años.

¿Comprar placas solares de segunda mano?

En general, comprar placas de segunda mano no suele salir rentable. Ya que, independientemente de las condiciones en las que esté, su producción normalmente es más baja que la de los paneles solares nuevos, por lo que su rendimiento y eficiencia también disminuyen.

Al bajar su rendimiento, la recuperación económica, y por tanto el periodo de amortización se alarga. Además, la vida útil de las placas solares de segunda mano es más reducida, por lo que también es probable, tener que reemplazarlas por otra instalación nueva, a veces incluso antes de haber llegado a amortizarlas. Por tanto, ahorrar en la inversión inicial en el sistema de autoconsumo fotovoltaico, puede terminar saliendo aún más caro.

¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de las placas solares?

Los paneles solares son una buena alternativa si quieres consumir energía propia, limpia y ahorrar dinero a largo plazo. Te indicamos las distintas ventajas y desventajas de utilizar esta energía renovable para tu vivienda.

Las ventajas de instalar placas solares en tu vivienda:

  • Libre de emisiones contaminantes: a diferencia de otras fuentes, no genera emisiones contaminantes, ni directa ni indirectamente. Una vez que instales el kit solar ya no habrá ninguna emisión de gases de efecto invernadero. Esta es una buena razón para decantarte por la instalación de paneles solares.
  • Ahorro energético: aunque la instalación supone una inversión inicial alta, a medio plazo el ahorro energético que se consigue es muy elevado. La factura de la luz será más barata y, además, con los medidores bidireccionales existe la posibilidad de devolver la energía que no se use y «revenderla».
  • No es ruidoso: a diferencia de los generadores de energía eléctrica convencional, los paneles solares no producen ruidos molestos.
  • Compatible con otras clases de energía: son muchas las viviendas que cuentan con dos instalaciones para que funcione la energía convencional cuando no lo hace la otra. Esta es la manera de realizar una transición gradual y, sobre todo, de evitar problemas para que no suceda nada.
  • Inagotable y disponible en cualquier lugar del mundo: el sol es una fuente de energía inagotable en todo el planeta.

Sin embargo, también existen ciertos inconvenientes:

  • Alto presupuesto: para instalar paneles de energía solar es necesario realizar una inversión inicial elevada, que oscila entre precios elevados que no bajan de los 600/800€.
  • Potencia limitada: la utilización de este tipo de energía no es suficiente en ocasiones, por sí sola, para cubrir las necesidades de una vivienda.
  • Dependencia del clima: existe la capacidad de prever o hacer medias de horas de sol anuales y diarias, pero en cualquier caso, el problema existe. Si el tiempo de tu zona es cambiante y no tienes demasiada capacidad de almacenar energía, quizás puedes tener inconvenientes. Al igual que en los lugares en los que  hay poco sol.

Normativa para la instalación de placas solares para el autoconsumo

El 5 de abril de 2019 el gobierno aprobó el Real Decreto 244/2019 que establece las condiciones para el autoconsumo fotovoltaico. El nuevo RD regula las condiciones administrativas, técnicas y económicas del Real Decreto 15/2018 de medidas urgentes para la transición energética y la protección a los consumidores en autoconsumo fotovoltaico. Los cambios más importantes que se establecen en la nueva normativa para instalar placas solares son:

  • La energía producida a partir de instalaciones de placas solares para el autoconsumo queda completamente libre de impuestos. Con ello, quedó derogado de forma definitiva el conocido como impuesto al sol.
  • Se reconoce el derecho al autoconsumo colectivo.
  • Se simplifican los trámites administrativos y técnicos, especialmente para instalaciones de pequeña potencia.
  • Se elimina el límite de potencia. Antes, únicamente se podía instalar una potencia fotovoltaica igual o inferior a la contratada, algo que ya no será así.
  • Se posibilita el alquiler de tejados y/o cubiertas para que terceros puedan producir electricidad.

En conclusión, las placas solares empezaron siendo un artefacto futurista, y actualmente es una instalación que está a mano de toda la población, como una buena opción con la que ganar en eficiencia energética, autoproduciendo la energía energía y ahorrando en la factura de la luz.

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