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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.

 

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.

 

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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