Marco teórico
Antecedentes:
A principios del siglo XIX el 95 por 100 de la energía primaria que se
consumía en el mundo procedía de fuentes renovables. Un siglo después tal
porcentaje era del 38 por 100, y a principios del presente siglo era sólo del
16 por 100 (Fouquet, 2009). Sin embargo, la tendencia parece estar cambiando,
ya que en muchos países industrializados la proporción de energías renovables
ha crecido de manera considerable
en las dos últimas décadas. La inversión total en el mundo en energías renovables,
que en el año 2004 fue de 22.000 millones de dólares USA, ha crecido de manera
espectacular, pasando a 130 en 2008, 160 en 2009 y 211 en 2010. Aproximadamente
la mitad de los 194 GW estimados de nueva capacidad eléctrica añadidos en el
mundo en 2010 corresponde a energías renovables. A principios de 2011 al menos
118 países tenían políticas de apoyo a las energías renovables o algún tipo de
objetivo o cuota a nivel nacional, muy por encima de los 55 países que los
tenían en 2005 (REN21, 2011).
Las energías renovables han sustituido parcialmente a los combustibles
fósiles y a la energía nuclear en cuatro mercados distintos: generación de
electricidad, aplicaciones térmicas (calor para procesos industriales,
calefacción, refrigeración y producción de agua caliente en el sector
doméstico), carburantes para transporte y servicios energéticos sin conexión a
red en el ámbito rural en los países en vías de desarrollo.
El creciente interés por las energías renovables se debe a que estas
fuentes energéticas contribuyen a la reducción de emisiones de gases de efecto
invernadero, así como las emisiones de otros contaminantes locales, permiten
disminuir la dependencia energética y contribuyen a la creación de empleo y al
desarrollo tecnológico. Estos argumentos a favor de las energías renovables han
sido refrendados por numerosos análisis de expertos y son compartidos
actualmente por importantes instituciones internacionales. (6)
Las empresas no pueden asegurar el uso responsable y equitativo de los
recursos disponibles en el planeta con base en la capacidad de regeneración de
los mismos, pero pueden contribuir a esos objetivos por medio de la
eco-eficiencia y una filosofía empresarial responsable. En México, el FIDE
(Fideicomiso para el Ahorro de la Energía Eléctrica), como organismo
descentralizado de la CFE, busca el ahorro, uso eficiente y aprovechamiento
sustentable de la energía eléctrica. Ha impulsado distintos programas, tales
como, sustitución de equipos electrodomésticos, eficiencia energética y luz
sustentable. “La misión del FIDE se centra en:
1) “Impulsar un cambio tecnológico al facilitar y familiarizar a las
familias mexicanas con el uso de
productos eficientes en materia de energía eléctrica e iluminación.
2) Fomentar las nuevas tecnologías energéticas.
3) Difundir de la cultura energética sustentable”
(FIDE, 2012)
El FIDE busca mediante el fomento las nuevas tecnologías energéticas y
la difusión de la cultura energética sustentable, la generación de beneficios
económicos, sociales y ambientales, en correspondencia con las mejores
prácticas internacionales en la materia. México ha manifestado su preocupación
por el ambiente y el cuidado del mismo. Un ejemplo de esto fue el programa
coordinado por la CFE y el FIDE en 1994, programa a nivel nacional con el
objetivo de cambiar las bombillas tradicionales por focos ahorradores. De la
misma manera, desde hace 12 años es posible adquirir electrodomésticos que
consumen menor cantidad de energía, colaborando así a la eco-eficiencia
energética. (2)
Bases
teóricas
Energía solar para la generación de la
electricidad
La obtención directa de
electricidad a partir dela luz se conoce con el nombre de efecto fotovoltaico.
La existencia de este fenómeno fue puesta de manifiesto por el físico Antoine
Becquerel,en el año 1839. Para conseguirlo, se requiere un material que absorba
la luz del Sol y sea capaz de transformar la energía radiante absorbida en
energía eléctrica, justo lo que son capaces de hacer las células fotovoltaicas.
(3)
Todo un descubrimiento
Hacia 1870 el profesor W.
Grylls Adams y un estudiante suyo, R. Evans Day, experimentaron sobre el efecto
de la luz sobre el selenio, comprobando que se creaba un flujo de electricidad,
que denominaron “fotoeléctrica”. Era el año 1885 cuando Charles Fritts
construyó el primer módulo fotoeléctrico, extendiendo una capa de selenio sobre
un soporte metálico y recubriéndola con una fina película transparente de oro.
Fritts envió sus paneles solares a Werner von Siemens, que ante la Real
Academia de Prusia, presentó los módulos americanos declarando “por primera vez
tenemos la evidencia de la conversión directa de la energía de la luz en
energía eléctrica”.(3)
Célula fotovoltaica
La
célula fotovoltaica (FV) es el componente que se encarga de captar la energía
contenida en la radiación solar y transformarla en energía eléctrica. En
general, una célula FV es un diodo elaborado con material semiconductor.
Geométricamente, una célula FV tiene un
tamaño aproximado de 10cm x 10cm y es de color azul obscuro.
Las celdas FV se agrupan y conforman los
paneles FV. La mayoría de los paneles FV constan de 36 células FV. (5)
Tipos de células fotovoltaicas
Un
primer criterio de clasificación de células FV se refiere al material empleado
en su construcción: células mono cristalinas, células poli cristalinas,
y, células amorfas. Las células mono cristalinas (cSi) son
formadas por un sólo tipo de cristal y consiguen rendimientos superiores al
30%. Las células poli cristalinas (pSi) son fabricadas a partir de un
agregado de materiales, como silicio mezclado con arsenio y galio, y, consiguen
rendimientos del 15%. Las células amorfas no poseen una estructura cristalina y
alcanzan rendimientos del 6%.
Un
segundo criterio de clasificación es la geometría de las células FV redondas y cuadradas. Las
células FV originales eran de geometría redonda. Las versiones actuales
permiten obtener una geometría cuadrada, que permite mayor compactación de la
células en el panel FV. (5)
Paneles fotovoltaicos
Un
panel FV es una placa rectangular, formada por un conjunto de células FV
protegidas por un marco de vidrio y aluminio anodizados. La función principal
de un panel FV es la de soportar mecánicamente a las células FV y de
protegerlas de los efectos degradables de la intemperie.
La vida útil de un panel FV puede
llegar a los 30 años, aunque los fabricantes otorgan garantías de 20 años. El
mantenimiento típico consiste de una limpieza del vidrio para prevenir que las
células FV no puedan capturar la radiación solar. (5)
Voltaje, potencia y número de células de los paneles fotovoltaicos
Los
paneles FV proporcionan voltajes de salida de 12 V, 20 V, 24 V, y 30 V,
dependiendo del número de células FV. Se necesita conectar 24 células en serie
para alcanzar un voltaje nominal de salida de 12V. La mayoría de paneles FV
comerciales contienen alrededor de 36 células fotovoltaicas.
La potencia de salida de un panel FV
indica la capacidad de generar electricidad en condiciones óptimas de
operación. La tendencia de la industria es ofrecer paneles con potencias de
salida elevadas, pero se pueden encontrar en el mercado paneles fotovoltaicos
de baja potencia (desde 5W), de potencia media (55W), y, de alta potencia
(hasta 160 W). (5)
Principales fabricantes de paneles fotovoltaicos
La
industria de células FV se concentra en Japón (48%), Europa (27%) y en Estados
Unidos (11%), pero es en España en donde se encuentran los mayores fabricantes
y proveedores.
El costo de un panel FV depende del
tipo de panel, del tipo y número de células, de la potencia, y, del voltaje de
salida.
Bibliografía
2. Inda
Tello, C. M., & Vargas-Hernández, J. G. (2012). Ecoeficiencia y
Competitividad: Tendencias y Estrategias con metas comunes. Ingeniería
de Recursos Naturales y del Ambiente, (11). Recuperado de REDALYC, http://www.redalyc.org/html/2311/231125817004/
5. Pilco, D., & Jaramillo, J. (2008). Sistemas
fotovoltaicos para iluminación: paneles fotovoltaicos. Univ. Técnica
Part. Loja, 1-4. Recuperado de, https://www.utpl.edu.ec/jorgeluisjaramillo/wp-content/uploads/2010/06/renlux-paneles-fv.pdf
