Paneles solares con interconexión a red eléctrica. ¿Cómo funcionan?

Paneles solares con interconexión a red eléctrica. ¿Cómo funcionan?

Los paneles solares te permitirán pagar menos tarife eléctrica, mientras tus paneles solares te proveerán de la energía que necesites, sin ningún costo
Paneles solares
Paneles solares
Redacción | UN1ÓN | 18/09/2020 05:00

Al realizar la instalación de paneles solares en una casa o negocio, el consumo de la tarifa de luz sufre una considerable reducción, sin embargo, no evitan que sigas conectado a la red eléctrica que te proporciona el servicio.

De acuerdo con la ley mexicana, la instalación de paneles de energía solar implica que utilizarás ambas fuentes de energía eléctrica: la que proviene de los paneles solares de tu instalación y la que suministra la Comisión federal de Electricidad (CFE).

En contraparte, tienes como beneficio que tu tarifa básica bimestral sea menor a la que regularmente pagas, mientras que tus paneles solares te proveerán de la energía que necesites, sin ningún costo, salvo la instalación de los paneles.

Tipos de paneles solares

Existen dos tipos de paneles solares: los paneles solares fotovoltaicos, que generan electricidad por reacciones químicas, y los paneles solares térmicos, aquellos que utilizan la energía del sol para calentar agua, y permiten utilizar el agua caliente para la obtención de energía o para su uso doméstico.

 

En primer lugar, los paneles solares fotovoltaicos son los primeros que confirmaron que efectivamente se puede abastecer una zona con la generación de energía procedente del sol, en este caso la energía solar fotovoltaica. Estos paneles pueden tener cualquier tamaño: desde unos pocos centímetros cuadrados hasta docenas de metros cuadrados de superficie.

Así operan los paneles solares fotovoltaicos

Los paneles solares fotovoltaicos funcionan mediante la incidencia de los rayos solares sobre su superficie, lo que obliga a que estos estén correctamente orientados en todo momento hacia el Sol para captar toda la luz posible. Esta luz transmite energía a los electrones, lo que provoca que estos se separen de protones y neutrones y sean liberados del panel en forma de electricidad.

Existen varios tipos de paneles solares fotovoltaicos: de silicio puro monocristalino, de silicio puro policristalino, se silicio amorfo, de aresniuro de galio, de teluro de cadmio, de diseleniuro de cobre en indio o tándem.

Paneles solares térmicos

Por su parte, los paneles solares térmicos tienen una configuración más sencilla. Estos paneles, que generan energía termosolar, reciben los rayos solares sobre su superficie y calientan el agua que circula a través de unos tubos que se encuentran dentro del panel.

A continuación, esta agua a alta temperatura puede generar energía mediante el calor.

Paneles solares ¿Cómo funcionan?

Un panel solar funciona permitiendo que los fotones, o partículas de luz, golpeen electrones libres de átomos, generando un flujo de electricidad. Los paneles solares constan en realidad de muchas unidades pequeñas llamadas células fotovoltaicas. (Fotovoltaica simplemente significa que convierten la luz solar en electricidad.) 

Muchas células unidas entre sí forman un panel solar.

Cada célula fotovoltaica es básicamente un sándwich compuesto por dos rebanadas de material semiconductor, generalmente silicio, el mismo material utilizado en la microelectrónica.

Para trabajar, las células fotovoltaicas necesitan establecer un campo eléctrico. Al igual que un campo magnético, que ocurre debido a polos opuestos, un campo eléctrico ocurre cuando se separan las cargas opuestas. Para conseguir este campo, los fabricantes “dopan” el silicio con otros materiales, dando a cada rebanada del sándwich una carga eléctrica positiva o negativa.

Cada célula fotovoltaica es básicamente un sándwich compuesto por dos rebanadas de material semiconductor, generalmente silicio, el mismo material utilizado en la microelectrónica.

Cuántos paneles solares necesito para una casa 

Para poder calcular cuántos paneles solares necesitas en una casa lo primero que tenemos que hacer es un listado de todos los electrodomésticos que están conectados a la red eléctrica domiciliaria, posteriormente debemos revisar el recibo de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) en el cual encontraremos el consumo diario promedio que tenemos en nuestra casa, el cual está indicado en kilowatts.

En este punto hay que resolver que no todos los artefactos están encendidos todo el día y cuando se los utiliza no requieren el mismo consumo para la potencia que requieren los mismos. Por ejemplo, un refrigerador está encendido las 24 horas mientras que una secadora de ropa la podremos utilizar algunos minutos. 

El microondas tiene un alto consumo de kilowatts, pero se lo utiliza por pocos minutos cada día, entonces al momento de utilizar uno de estos productos el consumo crece exponencialmente y si tendríamos que analizar en ese momento nuestros cálculos no serían los reales. 

Es por ello que se deben tomar en cuenta todas estas ponderaciones para que el promedio pueda realizarse con la menor cantidad de error estadístico.

Una vez que sabemos exactamente nuestro consumo, necesitamos conocer la potencia necesaria para satisfacer este consumo. Para ello necesitamos tomar en cuenta algunos factores como:

  • La potencia generada por el panel solar: la cual varía dependiendo del fabricante, tipo y dimensiones de las celdas fotovoltaicas. En general existen paneles que generan potencias desde 15W, 80W, 100W, 150W, 250W, 260W, 300W, etc.

  • Eficiencia del Sistema: Generalmente se estima una eficiencia de conversión del 80%, es decir, 20% de la energía solar se considerará una pérdida por tensión, por lo que no será aprovechada y se desechará.

  • Número de Horas con Sol: Para ello, será necesario conocer el tiempo promedio de horas de sol en el lugar en donde se instalará el sistema. Cabe mencionar que éste número variará según la ubicación geográfica y la época del año. Se puede usar esta calculadora para conocer el número de horas de sol promedio en determinado lugar.

Teniendo éstos datos a la mano, podremos usar la siguiente fórmula para determinar la potencia real generada por hora, por cada panel fotovoltaico:

(Potencia del Panel Solar*Eficiencia del Sistema*Recurso Solar)/1000 = KWh Generados por Día

Por ejemplo, si tenemos un panel solar con una capacidad de generar 250 W de potencia, y lo quisiéramos instalar en la ciudad de Monterrey, en donde se cuentan con unas 5.91 horas de sol directo, tendríamos lo siguiente:

(250 W x 80% x 5.91 hrs) / 1000 = 1.18 Kwh

Es decir, que ese Panel Solar tendría la capacidad de generar 1.18 Kwh.

Calcular el número de Paneles Fotovoltaicos necesarios

Ahora bien, teniendo ese dato, no queda más que calcular la cantidad de paneles solares que necesitamos para cubrir todo el consumo energético de nuestro hogar. Para hacerlo basta con aplicar la siguiente fórmula:

Consumo Diario Promedio/Generación del Panel = Paneles Necesarios

Entonces tendremos:

16.40 Kwh / 1.18 Kwh = 13.89 -> 14 Paneles 

Sería de ésta forma cómo obtendríamos la cantidad de paneles solares necesarios para cubrir nuestro consumo eléctrico doméstico o comercial. Aquí es importante recalcar para hacer el cálculo, necesitamos hacer un listado de TODOS los electrodomésticos o equipos eléctricos que estamos seguros que necesitaremos en nuestro hogar, para dimensionar nuestro sistema fotovoltaico de una forma más acertada.

Beneficios de los paneles solares

Los beneficios de los paneles solares no son sólo para la economía al reducir los costos en energía eléctrica, también brindan decenas de beneficios para el cuidado del medio ambiente. En esta ocasión les vamos a comentar algunos de los principales beneficios medioambientales que tiene el uso de los paneles.

Beneficios

1. Es renovable. Siempre tendremos energía solar. Por miles de millones de años.

2. Es abundante. La tierra recibe 120 mil terawatts de radiación solar, 20 mil veces de energía que la energía que se necesita en el mundo entero

3. Amigable con el ambiente. Propiamente la energía del sol no causa contaminación.  

4. Disponibilidad en todo el mundo. Aún en países del hemisferio norte, o incluso cerca de los polos, es posible usar la energía solar.

5. Reduce los costos de electricidad. Con los nuevos medidores bidireccionales es posible que si un hogar produce más energía de la que consume pueda “regresarla” a la red eléctrica de CFE con lo que el usuario obtiene crédito a favor.

6. Sistemas compartidos. No todas las casas o edificios tienen espacio para ubicar decenas o centenas de paneles solares, es por ello que se están creando los “jardines solares comunitarios”, de tal manera que la gente se puede suscribir a estos parques y ahorrar electricidad.

7. Es silenciosa. No hay ningún ruido asociado.

8. De bajo mantenimiento. Apenas se necesita limpieza de los paneles, los cuales llegan a tener hasta 20 años de garantía.

9. Avances exponenciales en tecnología. La innovación en nanotecnología y en física cuántica representan la esperanza que obtener hasta el triple de energía desde paneles solares cada vez más pequeños.

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