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CADENA DE VALOR DE LA ENERGÍA SOLAR

Antes de que un módulo solar pueda convertir la luz del sol en electricidad, debe someterse a un proceso de producción en varias fases. En primer lugar, debe extraerse el silicio de la arena, para luego fundirlo y darle forma de bloques, denominados lingotes, que, a su vez, se cortan en rodajas de unos pocos milímetros de grosor, las obleas. En el siguiente paso, las obleas se recubren a fin de producir células solares que después se unen para formar módulos solares.


Silicio

Al ser el segundo elemento más frecuente en la corteza terrestre, la disponibilidad de silicio es casi ilimitada. En la naturaleza existe exclusivamente como óxido, ya sea en forma de dióxido de silicio o como minerales que contienen silicio. Por ejemplo, la arena y el cuarzo están formados principalmente por dióxido de silicio. A escala industrial, el silicio elemental se produce mediante la reducción del dióxido de silicio con carbono en un horno a una temperatura aproximada de 2000 °C. Para la producción de células solares, el silicio sin procesar se debe purificar aún más a fin de convertirlo en silicio apto para aplicación solar.


Obleas solares

En el segundo paso del proceso, se crean las obleas solares a partir del silicio de calidad solar. En este punto, el silicio se funde a una temperatura superior a 1400 °C y se le da forma de bloques o lingotes. En la fundición se puede emplear el proceso monocristalino o el proceso policristalino. Cuando se fabrican obleas monocristalinas, sólo se extrae un cristal del silicio fundido. En el proceso policristalino, el silicio líquido fundido se solidifica y se forman miles de pequeños cristales en un bloque. Los bloques se dividen entonces en columnas con una sección transversal cuadrada a partir de la cual se cortan las finísimas obleas mediante cortadoras de hilo o láser.


Células solares

Al mecanizar y recubrir su superficie, las obleas se convierten en células solares. En ese momento, las células ya poseen todas las propiedades técnicas necesarias para convertir la luz del sol en energía eléctrica. Constituyen el elemento básico de un módulo solar. Una célula solar consta de dos capas de silicio. En los puntos de contacto de ambas capas, se forma un campo eléctrico. Los procesos físicos desencadenados por la luz incidente provocan que la energía eléctrica fluya entre los contactos de metal que se han fijado a estas capas de silicio. Hoy en día, el grado medio de eficiencia de las células solares (es decir, su capacidad para convertir la energía solar en electricidad) es de aproximadamente el 18 %.


Módulos solares

En el último paso del proceso, las células solares se combinan para formar módulos solares. Los módulos de energía solar son el producto final y están listos para la generación de energía solar. Se enmarcan y encapsulan para que sean resistentes a la intemperie. En los módulos, la luz del sol se convierte en energía eléctrica. Existe una distinción entre los módulos monocristalinos y los policristalinos. Los módulos fotovoltaicos fabricados con células solares monocristalinas son más eficientes, por lo que son especialmente adecuados cuando el espacio es limitado.



Sistemas fotovoltaicos

Los sistemas fotovoltaicos convierten el espectro electromagnético de la luz del sol en corriente eléctrica. Los elementos básicos son las células solares que, a su vez, se combinan para formar módulos. El bombardeo de fotones procedente de la luz provoca la separación de las cargas positivas y negativas. Si se establece una conexión eléctricamente conductiva entre las zonas de carga, la electricidad fluirá. En función del tamaño y del tipo de sistema, los módulos solares individuales se conectan en línea entre sí para formar las llamadas “cadenas”. Como resultado, los voltajes de los módulos individuales se suman. Los módulos solares, por lo general, se montan en una subestructura que, idealmente, alinea los módulos con el sol de forma que se logre el rendimiento energético más elevado posible, o bien un rendimiento energético constante en el transcurso de un año. La subestructura también se puede diseñar para realizar un seguimiento del sol a fin de optimizar el rendimiento energético. Por medio de un inversor, la corriente continua generada se convierte en corriente alterna y, después, se vierte a la red eléctrica o se consume directamente donde se ha producido.


Formas de sistemas fotovoltaicos


  • Sistema residencial en el tejado

La forma más frecuente de sistema fotovoltaico es el sistema residencial en el tejado de una propiedad privada, en el que el edificio existente alberga la subestructura del sistema fotovoltaico. Al mismo tiempo, la inclinación del tejado puede optimizar la alineación del sistema fotovoltaico que, de otra forma, tendría que conseguirse mediante medidas de diseño adicionales. El operador del sistema puede vender la energía y alimentar la red eléctrica, o bien consumirla. Por lo general, con un sistema fotovoltaico de 5 kWp, que equivale aproximadamente a un área de entre 40 y 50 metros cuadrados de tejado, se puede producir la electricidad necesaria para un hogar promedio de la UE.


  • Sistema completamente integrado

Un sistema completamente integrado es aquel en el que el sistema fotovoltaico sustituye partes de la cubierta exterior de un edificio, es decir, del revestimiento de la fachada y de la cubierta del tejado. La ventaja es que el espacio necesario de todas formas para los elementos del tejado y la fachada se utiliza para albergar los elementos del sistema fotovoltaico. Además, también existen argumentos estéticos en favor de este enfoque, ya que con frecuencia los elementos adaptados al color de las cubiertas de tejado convencionales son visualmente menos evidentes que los sistemas normales montados sobre el tejado. De nuevo, la energía se alimenta a la red eléctrica o se consume directamente in situ.


  • Sistemas industriales en cubiertas

Los sistemas comerciales o industriales en cubiertas suelen ser sistemas fotovoltaicos más extensos que se colocan en edificios industriales o comerciales, como almacenes o naves frigoríficas. Como la mayor parte de las cubiertas industriales son planas, estos sistemas requieren tecnología de sistema y marco mediante las cuales se puedan alinear de forma óptima con el sol. A menudo, la energía generada de esta forma la consume el operador del edificio industrial in situ. Sin embargo, no es raro tampoco que esta energía se destine a alimentar la red eléctrica.


  • Instalaciones sobre suelo

Con este término nos referimos a sistemas fotovoltaicos no instalados en un edificio, sino en el suelo, en una ubicación al aire libre. Una instalación sobre suelo puede ser una instalación fija en la que se emplea una subestructura para alinear los módulos fotovoltaicos con cierto ángulo con respecto al sol. Además de las instalaciones sobre suelo fijas, también existen los llamados sistemas de seguimiento, los cuales llevan a cabo un seguimiento de la posición del sol. Con frecuencia, las instalaciones sobre suelo son instalaciones extensas cuya producción se encuentra en el rango de varias cifras de megavatios. En muchos casos, sus operadores actúan como empresas profesionales de servicios públicos. También puede ocurrir que se establezcan instalaciones sobre suelo para suministrar energía a una empresa industrial. En tal caso, el propietario de la empresa y el operador de la instalación sobre suelo celebran un contrato individual para la adquisición de la energía generada.