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TEMA:

Energía Solar Fotovoltaica

Contenido TEMA: ....................................................................................................................... 1 1 Introducción ...................................................................................................... 2 2 El Sol como fuente de energía ............................................................................ 3 3 Radiación solar .................................................................................................. 4 4 Sistemas fotovoltaicos y aplicaciones ................................................................... 9 5 Componentes .................................................................................................. 12

El módulo o panel fotovoltaico .......................................................................... 12 Batería ............................................................................................................ 13 Regulador de carga.......................................................................................... 15 Inversor .......................................................................................................... 16 Cargas de aplicación (el consumo) .................................................................... 16

6 Diseño y funcionamiento de una celda solar de silicio cristalino ........................... 17 7 Ventajas y desventajas .................................................................................... 19 8 Riesgos ........................................................................................................... 19 9 Impactos ........................................................................................................ 20 10 Barreras y oportunidades ................................................................................. 21 11 Referencias ..................................................................................................... 22 12 Créditos .......................................................................................................... 23

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1 Introducción

La energía solar se basa en la porción de luz que emite el Sol y es interceptada por el planeta. Hay muchas formas de aprovechamiento solar y desde tiempos inmemoriales el hombre se ha servido de la luz y el calor del Sol para lograr el desempeño de sus actividades diarias. Con el tiempo y el avance tecnológico, aparecieron nuevas formas de aprovechamiento de energía solar: Directa: Usar el Sol como fuente de luz o de calor para alumbrar espacios con solo abrir una

ventana, o secar ropa tendiéndola al Sol.

Térmica: Se logra a través del calentamiento de algún medio. Sus aplicaciones son, climatización de hogares, calentamiento de fluidos, refrigeración y secado.

Fotovoltaica: Es la energía que se aprovecha gracias a las celdas solares, capaces de transformar en electricidad la luz del Sol.

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2 El Sol como fuente de energía

La vida en la Tierra existe gracias a la energía que emana del Sol en forma de radiación. Aunque el Sol funciona como un enorme reactor nuclear, solo una pequeña proporción de toda esta energía producida llega a la superficie terrestre, aproximadamente 4x1015 kWh/km2; sin embargo, este monto equivale a 10,000 veces la demanda anual de energía en el mundo.

Fuente: “Planning and Installing Photovoltaic Systems”.

Una tercera parte de la población mundial no tiene acceso a la electricidad. Muchos de estos hogares, en áreas rurales, siguen dependiendo de la leña, otros residuos agrícolas y los animales de tiro como únicos recursos energéticos. En estas zonas, a veces de difícil acceso, resultaría ideal poder aprovechar el recurso solar que, al contrario de los postes de electrificación, sí llega a todos los rincones del planeta. Además, a diferencia de la energía producida por los combustibles fósiles, los sistemas de energía solar son flexibles, necesitan poco mantenimiento y son benignos para el medio ambiente. Sin duda, buenas razones para elegirlos como opción energética.

Solo el 0,01% de la energía de un rayo solar es necesaria para cubrir el total del requerimiento humano de energía.

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3 Radiación solar

La radiación solar es la energía que llega desde el sol. Los factores que influyen en la cantidad de radiación solar disponible en un lugar son:

Latitud: la posición al norte o al sur del ecuador Nubosidad Humedad: la humedad en el aire absorbe la radiación solar Claridad atmosférica: nubes, smog, polvo (obstaculizan la llegada de la radiación)

Distribución de la radiación solar

La intensidad de la radiación solar antes de entrar a la atmósfera terrestre depende de la distancia entre el Sol y la Tierra, que varía en el curso de un año entre 1.47 x 108 Km y 1.52 x 108 Km.

Tomado y Adaptado: mac.com

Como resultado, la irradiancia1 E0 fluctúa entre 1325 W/m2 y 1412 W/m2, donde la media de la irradiancia anual se denomina como constante solar: E0 = 1367 W/m2.

Por lo general, este nivel de irradiancia no llega a la superficie terrestre, porque la atmósfera reduce la insolación mediante la reflexión, absorción (por el ozono, vapor de agua, oxígeno y dióxido de carbono) y por partículas en suspensión (moléculas de aire, partículas de polvo o contaminación).

Por ejemplo, en un clima despejado, al mediodía la irradiancia en la superficie terrestre puede llegar a ser 1000 W/m2, aunque este valor está supeditado a la posición en la cual se encuentra el sitio a ser evaluado.

1 La irradiancia solar es una medida de la cantidad de energía solar que llega a una superficie determinada en un periodo de tiempo determinado. Las unidades mas utilizadas son Wh/m2/día

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Por lo general, la máxima insolación ocurre en días parcialmente nublados/soleados, donde la insolación puede llegar hasta 1400 W/m2. Sin embargo, como ya hemos dicho, este valor depende mucho del emplazamiento desde donde se esté realizando la medición ya que en algunos lugares, ubicados cerca de la línea del ecuador, puede exceder los 2300 kWh/m2 por año.

Fuente: “Planning and Installing Photovoltaic Systems”.

Tipos de radiación

De la radiación emitida por el Sol, solo un 0,000000047% es interceptado por la Tierra, unos 1,73*1014 kW. Esta es la radiación solar terrestre, conocida también como radiación de onda corta.

La radiación global que incide en el suelo tiene tres componentes: Radiación directa (sin interferencias)

Radiación difusa (derivada de la absorción y la dispersión) Radiación del albedo (reflejada en el paisaje)

Radiación solar que llega a la atmósfera

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Del 100% de radiación solar que llega a la atmósfera, solo un 25% llega directamente a la superficie de la Tierra y un 26% se dispersa en la atmósfera (radiación difusa hacia la superficie). Así es como, solo un 51% de la radiación llega a la superficie terrestre, de la que un 19% la absorben las nubes y los gases atmosféricos y otro 30% se pierde hacia el espacio; pues la atmósfera dispersa un 6%, las nubes un 20% y el suelo el 4%.

El 6% reflejado directamente desde la Tierra

El 64% reflejado al espacio desde las nubes y la atmósfera

El 24% reflejado por las nubes y la superficie de la Tierra

El 6% reflejado por la atmósfera

100% de la energía solar incidente

El 3% absorbido por las nubes

El 7% mediante conducción y corrientes de aire ascendentes

El 16% absorbido por la atmósfera

A continuación le invitamos a ver el siguiente video que describe la radiación solar y las aplicaciones de la energía solar.

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Fuente imagen: http://www.kalipedia.com

Diferencias de radiación en el mundo. Observe las diferencias entre los valores máximos y mínimos de cada lugar.

Guatemala: Berlín:

Latitud: 14.573 °N Latitud: 52.483 °N Longitud: 90.56°E Longitud: 13.447 °E Altitud: 0 m Altitud: 87 m

Radiación horizontal diaria (kWh/m2/d): Radiación horizontal diaria (kWh/m2/d): Máxima: Marzo 7.16 Máxima: Junio 4.80 Mínima: Junio 4.34 Mínima: Diciembre 0.61

Alice Springs (Australia): Luxor (Egipto):

Latitud: 23.725 °N Latitud: 25.661 °N Longitud: 134.033 °E Longitud: 32.673 °E Altitud: 0 m Altitud: 301 m Radiación horizontal diaria (kWh/m2/d): Radiación horizontal diaria (kWh/m2/d): Máxima: Julio 6.89 Máxima: Junio 8.03 Mínima: Diciembre 3.43 Mínima: Diciembre 3.66

Puerto Montt (Chile): Chihuahua (México):

Latitud: 41.509 °N Latitud: 28.42 °N Longitud: 72.927°E Longitud: 6.128 °E Altitud: 1825 m Altitud: 407 m Radiación horizontal diaria (kWh/m2/d): Radiación horizontal diaria (kWh/m2/d): Máxima: Julio 7.20 Máxima: Julio 8.07 Mínima: Diciembre 1.76 Mínima: Diciembre 3.18

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Reflexión del suelo

Cuando se calcula la irradiancia en el plano inclinado es necesario calcular la reflexión del suelo para incluirla en el resultado. Dependiendo de las propiedades del suelo, o llamado también valor de albedo, es aplicado a fin de tomar en cuenta la reflectividad del material. Mientras mayor sea el valor de albedo, mayor será la reflexión de la luz solar y por ende el área alrededor será más brillante y la radiación difusa será mayor. Por lo general se asume un valor de albedo de 0.2. Los valores de albedo para cuerpos de agua aplican para superficies de agua retenida, dado que como el agua está siempre en movimiento, se forma olas que reflejan la luz solar.

A continuación se muestra los diferentes valores de albedo de varias superficies:

Superficie Albedo Superficie Albedo

Pasto 0.25 Asfalto 0.15

Jardín 0.18-0.23 Bosque 0.05-0.18

Pasto seco 0.28-0.32 Zonas con arbustos y arena 0.10-0.25

Áreas en barbecho 0.26 Superficie de agua (YS > 45oC) 0.05

Suelos estériles 0.17 Superficie de agua (YS > 30oC) 0.08

Gravilla 0.30 Superficie de agua (YS > 20oC) 0.12

Concreto limpio 0.300 Superficie de agua (YS > 10oC) 0.22

Concreto erosionado 0.20 Capa de nieve fresca 0.8-0.9

Cemento Limpio 0.55 Capa de nieve vieja (reposada) 0.45-0.7

Medición de la radiación solar

La radiación solar puede medirse utilizando piranómetros o sensores fotovoltaicos, o de forma indirecta utilizando imágenes satelitales.

Los piranómetros

Los piranómetros (llamados también solarímetros o actinómetros) son sensores de alta precisión que miden la radiación solar en una superficie plana. Están conformados por dos vidrios hemisféricos, un plato de metal de color negro que sirve como superficie absorbente, una termopila (bandas negras del sensor) que se encuentra por debajo de ésta y una cubierta de metal de color blanco.

Los piranómetros pueden medir la radiación solar en un campo de 180° y en un rango de 300 a 5,000 nanómetros (nm). Son por lo general proveedores de datos de radiación muy aproximados a la realidad; sin embargo, dado que dependen de factores térmicos son por lo general de respuesta lenta. Esto provoca que las fluctuaciones rápidas en la radiación, causadas por un cielo parcialmente nublado, no sean capturadas satisfactoriamente. Para periodos largos de medición, una exactitud promedio anual de 0.8% es generalmente alcanzada.

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Los sensores fotovoltaicos

Los sensores fotovoltaicos cuestan mucho menos que los piranómetros, ya que están hechos de sensores monocristalinos de silicio. Un sensor FV consiste en una celda solar que envía una corriente proporcional a la irradiancia. Sin embargo, dada la sensibilidad ante el espectro solar de estos sensores, algunos de los componentes de la radiación solar no son medidos correctamente. Dependiendo de la calibración y diseño del sensor, se puede obtener una exactitud del 2 al 5% anualmente. Una exactitud del 4% puede ser obtenida mediante la calibración y uso de sensores para la compensación de la temperatura.

4 Sistemas fotovoltaicos y aplicaciones

Los sistemas solares fotovoltaicos se clasifican en:

1. Sistemas aislados donde la producción de energía es igual a la demanda. Dado que la producción de energía solar por lo general no coincide en tiempo con la demanda energética de las cargas conectadas, es necesario el uso de sistemas de almacenamiento de energía (baterías). Si el sistema FV es apoyado por otra fuente adicional de energía como por ejemplo, una turbina eólica o un motor diesel, entonces se conoce como sistema fotovoltaico híbrido.

2. Sistemas conectados a la red eléctrica en los que la red pública funciona como un sistema de almacenamiento de energía. Esto ocurre en algunos países europeos2. En Latinoamérica ocurre lo contrario, cada vez existen más sistemas no conectados a la red que son instalados en áreas rurales, en particular en lugares con difícil o nulo acceso. Este tipo de sistemas son por lo general sistemas pequeños, conocidos como sistemas solares familiares, los cuales proveen de acceso a luz, radio, televisión, refrigeración o bombeo de agua.

2 Por ejemplo, en Alemania, muchos de los sistemas FV se encuentran conectados a la red. Esto se debe a

los incentivos otorgados por el gobierno Alemán, donde la empresa eléctrica compra toda la energía suministrada a la red por fuentes renovables a una tarifa especial por encima de la tarifa de consumo. Se

prevé que en los próximos 40 años la energía FV proveerá de más de un tercio de toda la energía de Alemania.

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Sistemas Fotovoltaicos Aislados

¿Dónde se instalan?

En zonas aisladas donde no es posible instalar energía eléctrica de la empresa proveedora de energía, o donde la relación beneficio/costo de instalar energía eléctrica convencional no es rentable. Son sistemas muy usados en los países en vías de desarrollo donde todavía existen grandes áreas sin acceso a la luz eléctrica. En la imagen escuela rural con instalación fotovoltaica (Honduras)

Fuente: Centro Zamorano de e-Learnig

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Sistemas Fotovoltaicos conectados a la red

¿Dónde se instalan?

Aunque los sistemas FV fueron en un principio instalados en los techos de casas de familia, hoy en día una gran cantidad de sistemas FV están siendo instalados en todo tipo de edificios (bloques de apartamentos, escuelas, edificios agrícolas e industriales). Adicionalmente, se puede encontrar en el mercado diversos tipos de estructuras para montar los sistemas FV, haciendo mucho más fácil su integración para la generación de electricidad en edificios.

Fuente: “Planning and Installing Photovoltaic Systems”.

Otras aplicaciones

Usos en pequeñas aplicaciones como: calculadoras de bolsillo, relojes, cargadores de batería, linternas, radios solares.

Otros tipos de aplicaciones: Sistemas FV para carros, botes, remolques.

Casas de montaña, de fin de semana y electrificación de aldeas en países en vías de desarrollo. Teléfonos de auxilio (SOS phones), parquímetros, señales de tráfico, sistemas de observación,

sistemas de comunicación (antenas). Aplicaciones para jardines y paisajísticas. Sistemas solares para bombeo de agua para consumo, riego, desinfección de agua para

consumo y desalinización.

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5 Componentes

Un sistema FV aislado típico consta de los siguientes componentes:

1. Módulo fotovoltaico 2. Batería o banco de baterías 3. Regulador de carga 4. Inversor (para sistemas en los cuales se necesita corriente alterna para alimentar las cargas). 5. Cargas de aplicación

El módulo o panel fotovoltaico

Los módulos son placas rectangulares formadas por un conjunto de celdas fotovoltaicas que están protegidas por un marco de vidrio y aluminio anodizado. La celda fotovoltaica es el componente encargado de captar la energía de la radiación solar y transformarla en una corriente eléctrica. La celda tiene un tamaño de 10 por 10 centímetros capaz de producir aproximadamente un watt (vatio) a plena luz del día.

El marco de vidrio y aluminio protege a las celdas de la humedad y el polvo. As celdas y las conexiones internas están completamente aisladas del exterior por la cubierta frontal de vidrio y una cubierta de plástico EVA (acetato de vinil etileno). El vidrio es antireflejante, por lo que optimiza la captación de los rayos solares. Existen tres tipos de módulos fotovoltaicos según el material utilizado en la fabricación:

Silicio monocristalino

Es el más utilizado por su gran confiabilidad y duración. El precio es ligeramente mayor.

Silicio policristalino

Es un poco más barato que el anterior y su eficiencia es menor.

Silicio amorfo

Su eficiencia y precio son menores que los dos anteriores. Este módulo es delgado, ligero y de forma flexible, por lo que se instala como parte integral de un techo o pared.

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Batería

Las cuatro funciones principales de la batería son:

1. Almacenamiento de energía eléctrica en períodos de abundante radiación solar y/o bajo consumo de energía eléctrica. Por ejemplo, si durante el día se produce más energía de la que se utiliza, la batería la almacena.

2. Provee energía eléctrica necesaria en períodos de baja radiación solar, ya que almacena energía, puede proveer electricidad durante la noche, donde hay nula radiación solar.

3. Provee un suministro de electricidad estable a un voltaje relativamente constante.

4. Suministra potencia instantánea superior a la que generan las placas.

Junto con los paneles solares, las baterías representan los costos más altos de un sistema de aprovechamiento solar. Por lo general el subsistema de acumulación más usado es el de las baterías químicas. Su vida util está entre tres y cinco años, si se carga más de lo necesario o se descarga más de lo debido, corre el riesgo de dañarse. Su costo representa entre el 15-30% del costo total.

La capacidad de la batería se establece según la energía que se demanda, de la cantidad de días nublados y de las características propias de la batería. Una instalación fotovoltaica utiliza, por lo general, un conjunto de baterías asociadas en serie o en paralelo para almacenar la energía generada durante las horas de radiación para poder usarla posteriormente en los momentos de baja o nula insolación. Es, por tanto, una pieza fundamental y un elemento del sistema al que hay que dar mucha importancia.

Diseño de baterías de un sistema fotovoltaico rural.

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Tipos

Hay baterías de dos grandes tipos:

Níquel-cadmio: Estas baterías son algo caras pero también más fiables y resistentes. Pueden soportar temperaturas muy bajas y descargas de hasta el 90% con recuperación total.

Pb-ácido: Son las más vendidas, de baja densidad energética (unos 30-50 wh/kg) y muy bajo costo pues se fabrican fácilmente; además tienen un amplio rango de temperaturas de operación.

También hay baterías de níquel-zinc y Zn-cloro, pero las más utilizadas son las dos primeras.

A la hora de elegir la mejor clase de batería para una instalación fotovoltaica es necesario conocer algunos conceptos clave:

Capacidad: Hace referencia a la cantidad de electricidad que se puede obtener al descargarse la batería completamente, partiendo de que la batería estaba, en un inicio, cargada del todo. La capacidad de un acumulador o batería se mide en Amperios-hora (Ah).

Eficiencia de carga: Es la relación entre la energía empleada para cargar la batería y la que realmente se almacena. De esta forma una eficiencia del 100% quiere decir que toda la energía empleada para la carga se puede descargar posteriormente.

Autodescarga: Se le llama así al proceso por el que el acumulador se descarga sin estar en uso.

Profundidad de descarga: Es el valor expresado en porcentaje de la energía que se ha sacado de un acumulador totalmente cargado al descargarse. Ejemplo, si contamos con una batería de 100Ah y la sometemos a una descarga de 20Ah obtendremos una profundidad de descarga del 20%.

Patrón de carga y descarga de una batería

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Regulador de carga

Para que la instalación fotovoltaica tenga un funcionamiento perfecto a la hora de unir los paneles con la batería se necesita un elemento clave: El regulador. Es una pieza necesaria siempre (a no ser que los paneles solares sean autorregulados). Su misión es simple: no dejar que la batería siga acumulando energía una vez que ha llegado a su tope. Además, el regulador tiene otra función clave: prevenir la sobrecarga para evitar que se agote en exceso la batería, pues esto podría desencadenar una sensible disminución en la capacidad de carga de la batería en sucesivos ciclos. Este dispositivo controla el flujo de la corriente de carga que proviene de los módulos hacia la batería y desde la batería hacia los aparatos que utilizan la electricidad. Cuando la batería está cargada, el regulador interrumpe el paso de corriente y si la batería alcanza su nivel máximo de descarga, interrumpe el paso de la corriente hacia los aparatos.

Algunos reguladores tienen una alarma sonora o luminosa que se activa antes de la desconexión para que el usuario pueda tomar medidas adecuadas (como reducir el consumo). Los reguladores más modernos integran las funciones de prevención de la sobrecarga y las sobredescargas en un mismo equipo. Estos reguladores también pueden incorporar sistemas que sustituyan a los diodos encargados de impedir el flujo de electricidad de la batería a los paneles solares en la oscuridad, con un costo energético mucho menor.

También es interesante incorporar modelos de regulación que introducen modos de carga “en flotación”, lo cual permite una carga más completa de las baterías y un mejor aprovechamiento de la energía de los paneles.

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Inversor

La función del inversor en una instalación autónoma es proporcionar corriente alterna como la de la red eléctrica para que se puedan conectar electrodomésticos. En el caso de una instalación conectada a la red, el inversor proporciona corriente alterna con las mismas características de la red eléctrica a la que se conecta para evitar perturbaciones en la distribución de electricidad.

Las características que debe cumplir un inversor son:

Alta eficiencia: debe trabajar en un amplio rango de potencias Bajo consumo en vacío: se refiere a cuando no hay cargas conectadas Alta fiabilidad: resistencia a los picos de arranque Protección contra cortocircuitos Seguridad Buena regulación de la tensión y frecuencia de salida que sea compatible con la red eléctrica.

Cargas de aplicación (el consumo)

Algunos de los ejemplos más comunes en la aplicación de la energía fotovoltaica son: lámparas, radios, televisores, teléfonos celulares, bombas y motores. Se deben considerar los siguientes aspectos para utilizar aparatos a partir de un sistema fotovoltaico:

La eficiencia del inversor cambia en función de la potencia consumida por la carga, por lo que es necesario conocer esta variación.

Este elemento es imprescindible en las instalaciones conectadas a la red y está presente en la mayoría de instalaciones autónomas.

El consumo diario de energía de los aparatos eléctricos no debe soprepasar la energía diaria que es producida. Se recomienda utilizar aparatos modernos de bajo consumo energético y alta eficiencia.

La instalación de un inversor está determinado por la necesidad de utilizar aparatos a 120 W, para lo cual se necesita conocer el tipo de energía que utilizarán los aparatos eléctricos.

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6 Diseño y funcionamiento de una celda solar de silicio cristalino

A lo largo de la historia se han fabricado celdas solares de muchos tipos. Hoy, las celdas solares más utilizadas son las de silicio cristalino.

Partes de la celda solar:

1. La capa que se encuentra de cara al Sol donde se forma un campo eléctrico que conduce a la separación de las cargas (electrones y hoyos) liberadas por los rayos solares.

2. Esta capa, que se encuentra por debajo en la celda.

3. La celda solar posee contactos metálicos que se encuentran en la parte frontal y posterior de la celda cuyo propósito es poder recolectar los watts generados mediante el efecto fotovoltaico. Dado que en la cara que está frente al Sol debe dejar pasar cuanta luz sea posible, los contactos son aplicados en la forma de una estructura arbolar o una estructura delgada.

4. Al contrario que en la parte frontal, para “imprimir” los contactos metálicos en la capa posterior de la celda se utiliza una pasta de aluminio o de plata.

5. Para reducir la reflexión de la luz se deposita una capa delgada (capa antirreflectora) de nitruro de silicio u óxido de titanio en la capa frontal de la celda solar.

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Pérdidas de energía de una celda solar de silicio cristalino

En la celda solar hay pérdidas de energía dada la recombinación, reflexión y la sombra que causan los contactos frontales. Además las longitudes largas y cortas de radiación solar no pueden ser utilizadas, por lo que una pequeña porción de la energía no utilizada se convierte en calor. A continuación se detallan las pérdidas relacionadas con cada componente de la celda solar a partir del 100% de la energía solar irradiada:

3% por reflexión y sombra. 23% por muy baja energía de los fotones (por radiación de onda larga). 32% por muy alta energía de los fotones (por radiación de onda corta). 8.5% por recombinación. 20% por diferencia de potencial en la celda, especialmente en región de carga. 0.5% por resistividad (pérdidas óhmicas)

El resultado es un 13% de energía utilizable.

A continuación le invitamos a que revise la animación Energía Fotovoltaica la cual resume los elementos y el funcionamiento del sistema. Para acceder a ella de clic en el botón que se encuentra en su objeto de aprendizaje.

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7 Ventajas y desventajas

Ventajas Medioambiente: al no utilizar ningún tipo de combustible, contrbuye a la reducción de

emisiones de gases de efecto invernadero. Además no produce residuos y es una energía inagotable.

Economía: El usuario ve reducida la factura de la luz, no es víctima de subidas de precio y puede vender la energía que le sobra.

Comodidad: Son sistemas fáciles de instalar y muy baratos de mantener. Eficiencia: El usuario disminuye su dependencia del sistema energético de su región o país;

además se reducen las pérdidas de energía ya que la misma se produce in situ y no es necesaria transportarla.

Los costos de operación son bajos. Son productores silenciosos de energía eléctrica. Larga vida útil (más de 20 años). Los sistemas han experimentado una reducción de precios y se espera que sigan bajando. En cada país de Centroamérica existen distribuidores de equipos fotovoltaicos que ofrecen

productos y la instalación.

La instalación es rápida.

Desventajas Altos costos de inversión. No se produce en horas nocturnas. La potencia generada es reducida en días de alta nubosidad.

Las baterías se deben reemplazar periódicamente.

8 Riesgos

En los proyectos de energía fotovoltaica, la luz del sol se convierte directamente en electricidad DC. Los sistemas se caracterizan por ser modulares, y por lo tanto presentan la facilidad de ampliarse en incrementos pequeños. La tecnología es adecuada para construcciones “verdes” integrada al sistema convencional, pero también es una opción apropiada para sitios que carecen de electrificación, y la construcción de granjas solares en sitios con elevado potencial energético debido a la radiación solar incidente. Finalmente, este tipo de proyectos permite la aplicación de estructuras y topologías eléctricas que se adapten a las necesidades del usuario.

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A continuación se describen los riesgos específicos de este tipo de tecnología conforme al factor involucrado.

Riesgos por el proveedor, asociados a la disponibilidad de la tecnología en el mercado a precios estables:

Cuellos de botella en el suministro a y la volatilidad de los precios. Cambios en los regímenes de apoyo para importación de productos o materias primas para su fabricación se reflejarían en el precio al consumidor. También se pueden observar variaciones en precio como resultado de oferta / demanda debido a situaciones inconstantes, con períodos de excedentes y precios bajos seguidos por períodos de escasez y precios altos. Disponibilidad y costo de algunas de las principales materias primas (silicio, vidrio, metales, material de soldadura). Fluctuaciones del precio de materias primas en el mercado.

Ingreso de nuevas empresas de fabricación de módulos fotovoltaicos, baja capacidad de verificación de la calidad del producto final (normativas de calidad), lo que resulta en desigual calidad de módulo en plazas de mercado (vida útil, conversión energética, pérdidas de energía, resistencia a condiciones climáticas, etc.)

Riesgos por Operación y Mantenimiento:

El periodo de mantenimiento depende en gran medida de componentes de bajo costo en los módulos fotovoltaicos (principalmente inversores). El impacto de los inversores en la fiabilidad de la producción efectiva de energía es a menudo menospreciado debido al costo relativamente bajo del componente. Esto puede dar lugar a programas de mantenimiento inadecuado o inexistente para el inversor afectando negativamente el funcionamiento de todo el módulo.

La operación incorrecta de los módulos puede reducir la vida útil del sistema de almacenamiento (baterías), incrementando los costos por reemplazo.

La sobrestimación de la cantidad de energía generada, debido a la ausencia de especificaciones en la potencia de los módulos o la incorrecta instalación.

Limitada oferta de servicios locales de mantenimiento de los sistemas, puede conducir a la aplicación de procedimientos inadecuados o al incremento de los costos para esta actividad.

El vandalismo no debe descartarse de los riesgos operativos.

Riesgos por políticas asociadas a la tecnología:

Políticas de apoyo inestables, particularmente de importación de materiales y exoneración de impuestos por implementación de tecnologías limpias.

9 Impactos

Según la tecnología utilizada, la contaminación producida en la fabricación de los componentes variará. El silicio es generalmente utilizado en la fabricación y este puede obtenerse del reciclaje de residuos de la industria electrónica.

Los materiales utilizados en la fabricación no son biodegradables, no deben ser dispuestos de manera adecuada ya que pueden perjudicar las plantas, animales y a las personas.

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El impacto visual depende del tamaño del sistema fotovoltaico y de las superficies reflectantes. Este impacto se puede trabajar respetando las distancias adecuadas con las viviendas y carreteras para así evitar también las sombras indeseadas del campo fotovoltaico

El uso de territorio depende de la escala del proyecto. El territorio destinado para un sistema fotovoltaico tiene menor oportunidad de ser compartido para usos agrícolas, en comparación a otras energías renovables como la eólica. Sin embargo, si el sistema fotovoltaico es pequeño, se puede instalar en casas y edificios.

10 Barreras y oportunidades

En la experiencia de Centroamérica, se han encontrado algunas barreras que limitan un desarrollo creciente de los sistemas fotovoltaicos. Entre ellas se encuentran:

1. Falta de coordinación regional y local de esfuerzos: la experiencia y los resultados de proyectos en el área podría favorecer las iniciativas de nuevos proyectos. La información existente no se comparte entre la región,

2. Falta de programas de financiamiento: muchos proyectos nacen a raíz de donaciones extranjeras e iniciativas privadas, por lo que en ocasiones no existe un impacto significativo en la cobertura energética. El crédito para sistemas fotovoltaicos carece de programas adecuados de financiamiento a largo plazo.

3. Falta de personal capacitado para el diseño e instalación de sistemas fotovoltaicos

4. Falta de competencia sana entre proveedores de equipos y tendencia a vender e instalar equipos de mala calidad: algunas empresas privadas ofrecen equipos de baja calidad y utilizan mano de obra no calificada en la fase de instalación. La confiabilidad y la duración de los sistemas fotovoltaicos son puestas en duda.

El futuro de la energía solar cuenta con grandes posibilidades de desarrollo. Entre las oportunidades se encuentran:

1. Hay mayor conciencia en la búsqueda de soluciones a los problemas de energía en la región.

2. Existe una tendencia en mejorar la coordinación, promoción y desarrollo de las energías renovables

3. Existen organizaciones no gubernamentales interesadas en capacitar de manera técnica a instaladores fotovoltaicos y en aspectos socio-económicos de las energías renovables

Algunas consideraciones relevantes de la energía solar fotovoltaica para el caso de Honduras son: Hasta la fecha, no han aportado significativamente al SIN, pero su papel ha sido muy

relevante por más de dos décadas en el país en la electrificación rural. Durante los últimos años se ha gestionado la posibilidad de aplicar reglamentación y

tecnologías que le permitan al usuario de la red eléctrica instalar sistemas fotovoltaicos en sus casas y negociar con las empresas distribuidoras la venta o canje de la energía.

El alto costo por watt (superior a $10) hace que el sistema fotovoltaico sea poco competitivo en lugares con acceso cercano a una red eléctrica confiable.

Fuente: Ossenbach et al. 2010

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11 Referencias

Bibliografía Altran GmbH & Co. KG Konstantin Graf, 2011. Risk Quantification and Risk Management in

Renewable Energy Projects.

Biomass Users Network (BUN-CA). 2002. Manuales sobre Energía Renovable: Solar Fotovoltaica. 1ra Ed. San José, Costa Rica. 42 p.

Biomass Users Network (BUN-CA). Manual I. Energía y energía renovable. 46 p. Disponible en: http://www.bun-ca.org/publicaciones/EnergiayER.pdf

Biomass Users Network (BUN-CA). 2002. Manuales sobre Energía Renovable: Solar Térmica. 1ra Ed. San José, Costa Rica. 56 p.

Confederación de Consumidores y Usuarios (CECU). Energía solar fotovoltaica: Proyecto RED y RUE Dissemination. Disponible en: http://cecu.es/campanas/medio%20ambiente/res&rue/htm/dossier/2%20fotovoltaica.htm

Economist Intelligence Unit, 2011. Managing the risk in renewable energy. Endecon Engineering. 2001. A Guide to Photovoltaic (PV) System Design and Installation.

California Energy Comission. California, United States. 40 p.

Fully revised & updated second edition Planning and Installing Photovoltaic Systems. A guide for installers, architects and engineers.

IUCN. Small scale solar photovoltaic. Pacific energy projects: Impacts on nature and people. John Wiles. 1996. Sistemas de Energía Fotovoltaica y el Código Eléctrico Nacional:

Prácticas Recomendadas. The Photovoltaic Systems Assistance Center, Sandia National Laboratories. California, Estados Unidos. 100 p.

Mark Hankins. 2010. Stand-Alone Solar Electric Systems: The Earthscan expert handbook for planning design and installation. Ed. Earthscan. 1ra. Edición. London, United Kingdom. 232 p.

Nelson Avilés. 2010. Guía Básica de Electricidad. INFOP. Tegucigalpa, Honduras. 12 p. Ossenbach, M; Guillén, S; Coto, O. 2010. Guía para el desarrollo de proyectos de energía renovable.

Tegucigalpa, Honduras. 70 p

Rozenblat, L. Pros y contras de la energía solar residencial. Disponible en: http://solar.smps.us/solar-energy-pros-and-cons.html

Sandia National Laboratories. 1995. Stand Alone Photovoltaic Systems: A Handbook of Recommended Design Practices. United States Department of Energy. California, United States. 438 p.

Solar Energy International. 2009. Photovoltaics: Design and Installation Manual. New Society Publishers. Carbondale, United States. 329 p.

Union of Concerned Scientists. Environmental Impacts of Solar Power. Available at: http://www.ucsusa.org/clean_energy/our-energy-choices/renewable-energy/environmental-impacts-solar-power.html#.VZaqLIc57IM

Imágenes Ocaso: https://pixabay.com/p-208428/?no_redirect

Módulo o panel fotovoltaico de Silicio: http://www.essei.it/prodotti_img/20110426165448.jpg http://www.archiproducts.com/es/productos/63974/modulo-fotovoltaico-monocristalino-bosch-

serie-c-si-m-60-coenergia.html http://www.archiproducts.com/es/productos/93654/modulo-fotovoltaico-policristalino-solarwatt-

facil-inp-coenergia.html

Tipos de radiación: http://www.astroyciencia.com/wp-content/uploads/2008/05/ciclo-de-la-energia.jpg

Paneles solares: http://stbdeacero.com/2015/07/15/paneles-solares-en-tu-casa/

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12 Créditos

Contenido

Victoria Cortés y Joseline Cárdenas del Centro Zamorano de Energía Renovable, Departamento de Ambiente y Desarrollo, Universidad Zamorano.

Diseño instruccional, control de contenido, diseño gráfico y programación

Namig Herrera, Sandra Soriano, Karla Ríos y Lewys Vallecillo del Centro de e-Learning, Universidad Zamorano.

Este contenido es una compilación y readecuación temática de los recursos educativos desarrollados por los mismos autores en el marco de proyecto GIZ – IAD.

3ra. edición © 2015