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Paneles Solares
Con muy poca
superficie terrestre se podrían cubrir todas las necesidades de
energía eléctrica en la tierra y es cuestión de tiempo que
vayamos viendo cada vez más parques de instalaciones
industriales de energía fotovoltaica.
Los paneles
solares están formados por células conectadas conjuntamente en
paralelo para sumar la corriente generada por cada una de
ellas. Al
ser expuesta a la luz, una celda solar produce electricidad.
Dependiendo de la intensidad de la luz solar, se produce mayor o
menor cantidad de electricidad, y obviamente la luz solar plena
es preferible a la sombra, aunque con la luz difusa también se
genera algo de energía. Debemos tener presente que la eficacia
de los paneles disminuye
significativamente cuando la
temperatura de la celda aumenta, y es por esta razón que la
parte inferior de los paneles está abierta y ventilada para que
no se caliente excesivamente debido a la exposición solar. Cada
celda de unos 10 centímetros de lado es capaz de generar 1,5
watios, y un típico panel de un metro cuadrado entrega unos 100
watios.
Un sitio interesante en el que
colocar el panel. Cuando no se pretende cargar baterías,
permanece sin estorbar vertical en la posición de la imagen.
Pero también se puede levantar y ajustar el ángulo de
inclinación asomando por fuera de la borda como si se tratara de
una mesa.
¿Cuánta energía nos envía el sol?
La
irradiación máxima corresponde a las zonas de color
anaranjado en donde se reciben más de 2.250 Kwatios/m2 año
El sol emite constantemente
enormes cantidades de energía; una fracción de ésta
alcanza la tierra. La cantidad de energía solar que
recibimos en un solo día resulta más que suficiente para
cubrir la demanda mundial de todo un año. Sin embargo, no
toda la energía proveniente del sol puede ser utilizada de
manera efectiva. Parte de la luz solar es absorbida en la
atmósfera terrestre o, reflejada nuevamente al espacio.
La intensidad de la
luz solar que alcanza nuestro planeta varía según el
momento del día y del año, el lugar y las condiciones
climáticas. La energía total registrada se denomina
"radiación" e indica la intensidad de dicha luz. La
radiación se expresa en Watios hora /m² y por día.
Con el fin de
simplificar los cálculos, la energía solar se expresa en
equivalentes a horas de luz solar plena. La luz solar
plena registra una potencia de unos 1,000 Watios /m². Ésta
es, aproximadamente, la cantidad de energía solar
registrada durante un día soleado de verano, con cielo
despejado, en una superficie de un metro cuadrado,
colocada perpendicular al sol.
La radiación varía según el
momento del día. Sin embargo, también puede variar
considerablemente de un lugar a otro, especialmente en
regiones montañosas. La radiación fluctúa entre un
promedio de 1,000 kWh/m² al año, en los países del norte
de Europa (tales como Alemania), y 2,000 a 2,500 kWh/m² al
año, en las zonas desérticas. Estas variaciones se deben a
las condiciones climáticas y a la diferencia con respecto
a la posición relativa del sol en el cielo (elevación
solar), la cual depende de la latitud de cada lugar.
En los
barcos preparados para cruceros y travesías
transoceánicas, es muy frecuente encontrar instalaciones
de paneles solares. En este caso el panel se ha montado
sobre la caseta que protege parte de la bañera.
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A veces
veremos que las células están hechas de silicio monocristalino,
policristalino o también silicio amorfo. El silicio no es más
que la fina arena de la playa, la cual se funde para por ejemplo
hacer cristal o si se funde muy muy pura y se deja cristalizar
mientras se enfría, sirve para hacer cilindros de silicio que se
cortan en finas lonchas de una décima de milímetro, para luego
modificarlos con otros compuestos y lograr fabricar una célula
solar. De esta manera se obtienen cristales monocristalinos tras
una operación compleja y de alta tecnología. Para abaratar
costes se puede dejar enfriar el silicio ya tratado con los
agentes dopantes y cristalizarlo en una estructura
policristalina que será posteriormente cortada en lonchas listas
para hacer células solares. El policristalino es por tanto más
económico, rinde un 5% menos pero los paneles son algo
flexibles. La tercera técnica consiste en vaporizar silicio
gaseoso sobre un sustrato obteniéndose unas células flexibles
ligeras pero con un rendimiento todavía menor.
Para obtener
12 voltios se conectan en serie 36 células, pero al aumentar la
temperatura disminuirá la tensión entregada por el panel. Cada
10 grados más de temperatura, perderemos 0,7 voltios. Debemos
tener mucho cuidado con las sombras proyectadas sobre el panel,
ya que si por ejemplo un 25% del panel quedara en la sombra, la
potencia obtenida se verá muy reducida hasta una quinta parte.
En definitiva, los paneles deben funcionar totalmente
iluminados, y quedar colocados en los sitios que mejor puedan
orientarse al sol. Los podemos montar directamente encima de la
cubierta, sobre un arco o sobre un soporte colocado sobre el
espejo de popa. En los multicascos hay mucha superficie y
encontrar un lugar idóneo es mucho más sencillo.
Montaje plano sobre la
cubierta. El palo creará en muchas ocasiones sombras que hagan
caer el rendimiento del panel estrepitosamente. Cuando algunas
células del panel están en sombra estas actúan como una alta
resistencia al resto del panel por lo que la corriente entregada
desciende en un porcentaje mucho mayor al que correspondería por
la zona ensombrecida.
El ángulo de inclinación
El sol en
invierno (1) se levanta mucho menos que en verano (2). Por ello
debemos ajustar además el ángulo azimutal del panel.
El sol se desplaza en el cielo de este a oeste. Los paneles
solares alcanzan su máxima efectividad cuando están orientados
hacia el sol, en un ángulo perpendicular con éste a mediodía.
Por lo general, los paneles solares son colocados sobre un techo
o una estructura y tienen una posición fija; no pueden seguir la
trayectoria del sol en el cielo, y en un barco… para que hablar
más. Por lo tanto, no estarán orientados hacia el astro con un
ángulo óptimo (90 grados) durante toda la jornada. El ángulo
entre el plano horizontal y el panel solar se denomina ángulo de
inclinación.
Debido al movimiento terrestre alrededor del sol, existen
también variaciones estacionales. En invierno, el sol no
alcanzará el mismo ángulo que en verano. Idealmente, en verano
los paneles solares deberían ser colocados en posición
ligeramente más horizontal para aprovechar al máximo la luz
solar. Sin embargo, los mismos paneles no estarán, entonces, en
posición óptima para el sol del invierno. Con el propósito de
alcanzar un mejor rendimiento anual promedio, los paneles
solares deberán ser instalados en un ángulo fijo, determinado en
algún punto entre los ángulos óptimos para el verano y para el
invierno. Cada latitud presenta un ángulo de inclinación óptimo.
Los paneles deben colocarse en posición horizontal únicamente en
zonas cercanas al ecuador.
Una solución
magnífica. El panel no recibirá ninguna sombra y con
independencia del rumbo de navegación, ajustaremos la
orientación del panel para conseguir la mejor irradiación
proyectada sobre las células.
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Al conectar los paneles solares, debemos colocar un diodo que
aísle la corriente entregada del parque de baterías. Si montamos
un regular el diodo será innecesario a no ser que pongamos
varios paneles solares en paralelo, en cuyo caso es necesario
para evitar que la corriente entregada por un panel pueda ser
absorbida por otro que trabaja con menor eficiencia o esté a la
sombra. El cable eléctrico utilizado debe tener una sección
adecuada y como mínimo utilizaremos una sección de 2,5
milímetros. Con instalaciones de varios paneles en paralelo
debemos aumentar la sección del cable a unos 4 milímetros.
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