Energía fotovoltaica: Uso residencial e Industrial
Ante los nuevos retos en materia de energías limpias los paneles solares fotovoltaicos se han convertido en una opción favorable y se han posicionado estratégicamente en el panorama del futuro de la energía para uso residencial e industrial.
En México, las tecnologías de energía renovable a pequeña escala representan una alternativa económica y ambiental factible para la provisión de energía. La región cuenta con suficientes recursos para desarrollar el potencial de energía solar fotovoltaica. Según la International Renewable Energy Agency (IRENA) (2015), México se encuentra entre 15° y 35° de latitud, región considerada la más favorecida en recursos solares, donde se recibe diariamente, en promedio, 5.5 Kwh/m2 (la unidad de medición de radiación solar).
Adicionalmente, estas tecnologías de energías limpias, pueden disminuir la contaminación del medio ambiente, causada por las emisiones de gases de los sistemas convencionales, que utilizan combustibles fósiles, como el carbón y productos derivados del petróleo. Estos gases contribuyen al efecto invernadero y al calentamiento global de nuestro planeta.
Qué es la energía solar fotovoltaica?
La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene por medio de la transformación directa de la energía del sol en energía eléctrica. Dicha transformación se realiza a través del uso de módulos y células solares fotovoltaicas conectados entre sí en circuitos serie que permiten el aprovechamiento de la conversión de energía solar en corriente eléctrica. Así mismo, las disposiciones orientadas a voltaje permiten capturar y distribuir la energía generada a un nivel de DC de 12V, 24 V, 48 V individual utilizando unos strings series de 120V DC o 240V DC. La conversión fotovoltaica de energía solar en electricidad se realiza a partir de uniones de materiales semiconductores que forman capas de p y n en superficies dopadas donde los fotones viniendo del sol superan el bandgap foto-electrónico, lo cual genera un flujo de electrones. El efecto fotovoltaico es la base de tal conversión. De la misma forma, tenemos otros efectos co-relacionados: El Efecto Fotoeléctrico, El Efecto Peltier, El Efecto Termoeléctrico – Efecto Seebeck, El Efecto Hall, El Efecto Faraday y El Efecto Pockels.
El Efecto Fotovoltaico permite que en un material con exposición a la luz o en general a la luz solar se pueda generar un voltaje o corriente eléctrica. El Efecto Fotovoltaico se produce en materiales con propiedades físico químicas especiales, como lo son los materiales semiconductores: Uniones de Silicio (Si), Uniones de Germanio (Ge), Uniones Selenio-Oro (Se-Au), entre otras uniones de materiales de similares características como Cadmiun-Telluride (Cd-Te), Gallium-Arsenide (Ga-As) y Copper-Indium-Diselenide (CIS). El Efecto Fotovoltaico está muy relacionado con el Efecto Fotoeléctrico. En ambos la luz es absorbida, produciendo la excitación de un electrón u otro portador de carga a un nivel más elevado de energía. La principal diferencia es que en el Efecto Fotoeléctrico, el electrón es liberado fuera del material (usualmente en el vacío), y en el Efecto Fotovoltaico, el portador de carga excitado se mantiene dentro del material, moviéndose y generando una diferencia de potencial. En cualquiera de los casos, el potencial eléctrico o voltaje es producido por la separación de cargas, y la luz tiene que tener suficiente energía para sobrepasar la barrera de potencial de excitación.