Tipos de Paneles Solares

No te confundas, no todos los paneles solares son iguales

Hay de varios tipos y tecnologías de paneles solares, pero principalmente se dividen en 2 grandes tipos que son los paneles solares fotovoltaicos y los paneles solares térmicos.

En base a la energía que generan después de tomar y transformar la energía del sol, los paneles solares se clasifican en:

• Paneles Solares Fotovoltaicos. También conocidos como paneles electro-solares, transforman la energía solar a energía eléctrica. Tienen varias aplicaciones. Con éste tipo de paneles es posible armar plantas o parques industriales de generación de energía solar fotovoltaica de grandes capacidades.
• Paneles Solares Térmicos (Colectores Solares). Mejor conocidos como Calentadores solares, Colectores solares, Termotanques. Éstos tipos de paneles o colectores como seguro te imaginas transforman la energía solar a energía térmica. Y tienen varias aplicaciones. También hay plantas o parques industriales de generación de energía solar térmica a gran escala, aunque algunos colectores solares térmicos empleados para esas plantas ya no tienen la forma de «panel», sino de colectores parabólicos.
• Existe una tercera categoría, éstos son los Paneles Solares de Hidrógeno, los cuáles como su nombre lo indica generan hidrógeno, por medio del proceso de electrólisis. En la actualidad ya hay plantas industriales de generación de hidrógeno (con energía solar) operando, pero aún no son comerciales.

Por ahora nos dedicaremos a hablar sobre los tipos de paneles solares fotovoltaicos y térmicos que existen en el mercado y sus generalidades.

Los paneles solares fotovoltaicos captan la energía del sol, y la transforman a energía eléctrica gracias al efecto fotoeléctrico. El efecto fotoeléctrico se da cuando la radiación solar que contiene fotones de luz golpean las celdas solares y éstas celdas que están hechas de materiales semiconductores liberan electrones, generando una corriente eléctrica. Y vualá, la corriente eléctrica ya sólo tiene que ser transportada por medio de cables a un inversor eléctrico que transforma la corriente generada de los paneles solares; la corriente eléctrica que generan los paneles solares es energía eléctrica en forma de corriente directa (DC Direct Current) y todos nuestros equipos eléctricos funcionan con corriente alterna (AC: Altern Current).

Una vez transformada la energía eléctrica de los paneles a energía en corriente alterna, ya está, ya sólo se tienen que usar algunas protecciones eléctricas para evitar cualquier alguna sobretensión, sobrecorriente o corto circuito. Ahora sí, ¡ A disfrutar ! Vamos a prender esa tostadora, el microondas, el playstation o la computadora, y demás electrodomésticos, todos alimentados por los paneles solares fotovoltaicos.

Suena fácil, pero la tecnología que hace posible la conversión de energía solar a energía eléctrica es fantástica. Si quieres saber más, estudia los conceptos de efecto fotoeléctrico, materiales superconductores, química inorgánica, electricidad, magnetismo y circuitos eléctricos, para entender como el Silicio, material principal del que están fabricados la mayoría de los paneles solares, tiene propiedades físicas únicas, como la disposición de sus electrones en su capa de valencia y como ésto es esencial para que haya un flujo eléctrico entre las capas de Silicio cuando son golpeadas por los fotones de luz.

De manera breve, los paneles fotovoltaicos están diseñados así: una placa de Silicio con átomos de Fósforo añadidos y una placa de Silicio con átomos de Boro añadidos, éstas dos placas so colocan una a lado de la otra y en el momento en que son expuestas a los rayos de luz solar comienza el proceso fotoeléctrico, comienza a generarse una diferencia de potencial eléctrico (la diferencia de electrones sueltos de una placa con respecto a la otra) lo que genera la corriente eléctrica, luego por medio de circuitos eléctricos que se colocan al rededor de las celdas de silicio se conduce la corriente eléctrica generada. Un Módulo Solar o mejor conocido un Panel Solar es un conjunto de celdas de silicio interconectadas ya sea en serie y/o en paralelo que recoge toda la corriente eléctrica de todas las celdas que hay un módulos solar. Así funciona un Panel Solar o Módulo Solar Fotovoltaico de manera resumida.

La división entre los tipos de paneles solares fotovoltaicos se hace más por el tipo de tecnología del que están fabricados que por su aplicación, siendo éstos los de 3 tipos de tecnología principales:

1. Paneles Solares Fotovoltaicos Monocristalinos: En la actualidad son los paneles solares más comunes y más eficientes del mercado en términos de conversión de energía solar a electricidad. Están compuestos por celdas de silicio monocristalino de alta pureza y estructura uniforme, encapsulados en vidrio, y un marco de aluminio para protección y soporte. Dependiendo del número de paneles solares fotovoltaicos monocristalinos conectados y del arreglo de la conexión se pueden usar un sin fin de aplicaciones desde aplicaciones residenciales, comerciales, industriales y para generación de de energía a gran escala.

2. Paneles Solares Policristalinos: Son prácticamente fabricados con la misma tecnología que los monocristalinos, la única diferencia es que están fabricados con celdas de silicio policristalino no tan puras ni homogéneas como los paneles monocristalinos. Son menos eficientes en comparación con los paneles monocristalinos y también son más económicos.

3. Paneles Solares Fotovoltaicos de Película Delgada: Utilizan materiales semiconductores diferentes al Silicio como Telurio de Cadmio (CdTe), Sulfuro de Cadmio ó Silicio amorfo. Son menos eficientes que los paneles monocristalinos y los policirstalinos. Son flexibles y pueden adaptarse a diversas superficies. Son adecuados para aplicaciones que requieren flexibilidad y peso ligero, como vehículos y dispositivos portátiles.

Los «paneles solares térmicos» , o mejor dicho calentadores solares no son precisamente paneles, ya que funcionan con tubos y cilindros que son los que transportan los fluidos térmicos para poder calentar el agua como es el caso de loa calentadores solares para uso residencial.

Algunas personas les llaman paneles solares ya sea porque creen que todos los paneles solares son iguales, por desconocimiento, o por facilitarse la vida. Pero en realidad, aunque de lejos puedan parecer paneles, en realidad son tubos interconectados entre sí, diseñados para captar la energía térmica del sol, y absorberla por medio de sus materiales absorbentes y el fluido de trabajo que puede ser el agua u otro fluído. No obstante, algunos calentadores o colectores solares tienen una cubierta transparente para resistir a los agentes atmosféricos que les da un aspecto visual como el de los paneles solares fotovoltaicos. De ahora en adelante deberíamos referirnos a éstos como calentadores o colectores solares.

Los paneles o mejor dicho Calentadores o Colectores Solares Térmicos se clasifican por su tipo de aplicación principalmente, siendo los siguientes los tipos de calentadores solares más comunes:

1. Calentadores Solares Atmosféricos con tubos colectores de agua al vacío.

Los calentadores solares atmosféricos son los más comunes, son la mayoría de calentadores solares que vemos en los techos de las casas

El uso principal de éste tipo de calentadores es el de suministrar Agua Caliente Doméstica

2. Calentadores Solares Atmosféricos con tubos Heat-Pipe

La característica principal de éstos calentadores solares con tubos Heat Pipe es que por sus tubos de vidrio no circula agua, en lugar de agua, éstos tubos llevan en su interior una barra metálica, de cobre y aluminio que lleva el calor al interior del tanque de almacenamiento de agua por medio de un cabezal de transferencia de calor. Al igual que los primeros tienen su tanque de almacenamiento de agua integrado.

3. Colectores Solares Presurizados con almacenamiento exterior (Splits presurizados)

Los colectores solares presurizados ó Splits presurizados, como su nombre lo indica están divididos ya que su tanque de almacenamiento de agua puede ir en otro lugar, incluso se puede colocar en interior. éstos sistemas por lo mismo requieren el uso de bombas para poder mover el agua caliente del deposito de agua fría a los colectores solares.

Éste tipo de calentadores solares tiene varias aplicaciones debido a la practicidad de tener el tanque de almacenamiento separado de los colectores, lo cual ofrece mayor libertad de dimensionamiento. Algunas de las aplicaciones de éste tipo de calentadores son:

• Suministro de Agua Caliente para aplicaciones domésticas
• Para la calefacción doméstica o de oficinas con suelo radiante
• Para la Industria Agroalimentaria
• Calefacción en invernaderos y secadores
• Calefacción para destilación industrial

4. Colectores Solares de PVC para Piscinas

Los colectores solares para piscinas son ligeramente diferentes a los otros, a la vista lucen diferente y es que usan otro material para la captación de energía solar, en vez de tener colectores de tubos de vidrio al vacío, están hechos de plástico de PVC especial de color negro para retener el calor. Por éstos tubos de plástico circula el agua, usando la misma agua que circula por la psicina. éstos colectores también ocupan presurización por medio de bombas hidráulicas para mover el flujo del agua en el sistema.

El principal uso de éste tipo de calentadores es para la calefacción de piscinas como ya se podía adivinar.

5. Colectores Solares Industriales para plantas de generación de energía

Finalmente tenemos a los colectores solares diseñados para instalaciones de generación de energía a gran escala. Éstos colectores ya no parecen paneles solares, sin embargo había que mencionarlos para tenerlos presentes dentro de la variedad y tipos de calentadores solares que existen.

Éste tipo de colectores solares utilizan espejos para concentrar la luz solar en un punto focal, dónde se encuentra un receptor (torres solares), en dónde se convierte la energía solar en energía térmica por medio de fluidos térmicos e intercambiadores de calor, para generar vapor y luego electricidad.

En la imágen de la izquierda tenemos a los colectores solares parabólicos reflejando toda la luz solar en su punto focal por donde va un tubo que contiene el fluido térmico. En la imágen de la derecha tenemos la foto de una planta de energía solar en California que usa heliostatos para reflejar la luz a la torre solar.

En resumen

Existen muchas diferencias entre los paneles solares fotovoltaicos y los térmicos.

A simple vista pudiera parecer que son lo mismo, o que son similares pero no es así, empezando por la tecnología con la que funcionan que es totalmente diferente, mientras los paneles fotovoltaicos se basan en tecnología de materiales de última generación y sistemas electrónicos, los colectores solares térmicos se basan en principios de termodinámica clásicos, pero se complementan con técnicas avanzadas de transferencia de calor y materiales, así como con dispositivos electrónicos para sincronizar los sistemas de generación de energía solar térmica.

Sin embargo, ya sea que estemos buscando energía para una aplicación que ocupe energía eléctrica o para una aplicación que requiera energía térmica, tanto los paneles solares fotovoltaicos como los calentadores o colectores solares cumplen con el objetivo de brindarnos energía renovable, barata y sustentable, tecnologías que generan energía eléctrica o térmica a partir de una fuente innagotable de energía, la energí solar, además de que no emiten emisiones de CO2 a la atmósfera.

No obstante, respondiendo al título de éste artículo, y después de repasar toda la variedad de equipos que aprovechan la energía del sol para transformarla a energía, los aparatos que mejor merecen el título de paneles solares son los paneles solares fotovoltaicos, los colectores solares térmicos son eso, colectores solares térmicos o reflectores solares en el caso de los heliostatos y colectores parabólicos.

Autor: Edgar A. L. G.