28 de febrero de 2014

Noticias de interés


26/03/2014
La energía solar fotovoltaica instalada en el mundo en el 2013 fue de 37 GWp 

La energía solar fotovoltaica instalada en el 2013 fue de 37 GWp y preveen que en el 2014 dichas instalaciones lleguen hasta los 55 GWp impulsadas sobre todo por las instalaciones que se están realizando en China, Japón y Estados Unidos y en el resto del mundo debido a los menores costos que año a año va teniendo la energía solar fotovoltaica que hace que cada vez mas países apuesten por este tipo de fuente de energía para solucionar sus problemas energéticos .  



27/02/2014
Están aumentando las construcciones de Centrales Hidroeléctricas de Bombeo para usarlas como almacenamiento de las energías renovables 

De aquí al año 2020 se construirán en el mundo mas de 100 nuevas centrales de bombeo con una capacidad de mas de 74 GW de potencia, sobre todo en Europa, Asia y Norteamérica, existiendo hoy en el mundo 350 de estas centrales de almacenamiento con una potencia de 152 GW.
Las centrales hidroeléctricas de bombeo son, hoy por hoy, la mejor forma de almacenamiento de las energías renovables ya que tienen una buena eficiencia de funcionamiento y un bajo costo respecto de otros sistemas de almacenamiento de energía eléctrica como las baterías eléctricas actuales y son indispensables para integrar la generación de las energías renovables a gran escala como la energía eólica y la solar con el consumo de energía eléctrica.
Por el bajo costo que están empezando a tener hoy las energías renovables como la eólica y la solar, un sistema bien dimensionado entre las fuentes de energías renovables y las centrales de almacenamiento energético como estas centrales de bombeo hidráulico pueden hacer que el costo de la energía eléctrica sea mas barato que el costo actual que tiene la electricidad ya que hoy se utilizan para su generación gas natural o combustibles líquidos importados con un alto costo, y por sobre todo, mas barata también que el uso del costoso y medioambientalmente riesgoso Fracking del Gas Shale, inclusive para su uso como fuente de energía primaria ya que la energía eléctrica es mucho mas eficiente en su uso que la combustión del gas natural.

 Ver la noticia sobre las centrales de bombeo hidráulico



27/02/2014
La Energía Eólica en Argentina es por lo menos 4 veces mas eficiente y mas barata que el Fracking del Gas Shale

En un estudio presentado por la Asamblea Ambiental Ciudadana de Río Gallegos, Argentina, el ingeniero Eduardo D´Elia sostiene que sin tener en cuenta los costos ambientales que se pueden presentar durante la explotación de los pozos de gas shale y los riesgos a futuro que presenta el Fraking de los mismos, para una misma inversión inicial la energía eléctrica que se puede producir con el gas extraído de un pozo de gas shale es de unos 62.445 MWh y la de un parque eólico en el sur de la patagonia Argentina es de 252.000 MWh, durante los 6 años de explotación del pozo de gas, pero considerando la vida útil del parque eólico que puede ser de hasta unos 30 años la energía eléctrica entregada por el parque eólico llega a un valor de hasta 20 veces superior.



18/02/2014
Inauguraron la primera planta fotovoltaica de Panamá 

El presidente de Panamá Ricardo Martinelli inauguro la planta fotovoltaica de Sarigua de 2,4 MW de potencia ubicada en el distrito de Parita al sur del país. Esta planta fue donada por el gobierno Italiano y esta previsto que esta planta llegue a los 10 MW de potencia en los próximos 4 años, además el gobierno Panameño tiene previsto lanzar una licitación para la construcción de parques fotovoltaicos por unos 50 MW de potencia.   


18/02/2014
Entro en funcionamiento la planta termosolar mas grande del mundo en EE.UU. 

La empresa Americana NRG Solar puso en funcionamiento la planta termosolar Ivanpah Solar de 392 MW de potencia que ocupa unos 13 Km2 y esta compuesta por 173.500 heliostatos que siguen la trayectoria del sol y reflejan la luz solar sobre tres torres centrales que generan vapor a alta temperatura. La planta termosolar suministrara electricidad a mas de 140 mil hogares californianos y fue construida por la empresa BrightSource Energy Inc, en el desierto de Mojave al sudeste del estado de California.  


07/02/2014
La Energía Eólica instalada en el mundo creció hasta los 318 GW en el 2013 

El Consejo Mundial de Energía Eólica (GWEC) dio a conocer las cifras del mercado eólico del 2013 donde señala que la capacidad instalada de energía eólica mundial llego hasta los 318.137 MW, instalandose en este año 35.467 MW, unos 10 GW menos que en el 2012 debido al frenazo de la instalaciones eólicas en EE.UU. por al vacío político generado por el congreso Norteamericano en el 2013 pero que ya estaría subsanado esperandose que en el 2014 la instalación de energía eólica sea similar o superior a la del año 2012.  



05/02/2014
Obama resalto el apoyo que esta teniendo EE.UU. a la energía solar fotovoltaica 

El presidente Barack Obama en su discurso anual sobre el Estado de la Unión ante el congreso de Estados Unidos resalto que "Cada cuatro minutos, otro hogar o empresa de Estados Unidos adopta la energía solar; cada panel que se instala tiene detrás un trabajador cuyo empleo no puede subcontratarse en el extranjero" además también dijo que van a disminuir los 4 mil millones de dólares al año que hoy reciben de subsidio los combustibles fósiles tradicionales para invertir ese dinero en nuevos combustibles para el futuro.  



09/01/2014
Ford lanzó al mercado el primer auto híbrido con paneles solares fotovoltaicos


Ford lanzó al mercado el Ford C-Max Energi que será el primer auto híbrido con paneles solares fotovoltaicos en el techo para ayudar a la recarga de la baterías eléctricas durante el día. Además las baterías también se podrán recargar enchufandolas a la red eléctrica convencional lo que permitirá según la compañía Americana que este auto logre un consumo de combustible promedio de 2,2 litros cada 100 Km.  



03/01/2014
Uruguay pasará en los próximos tres meses de 52 a 250 MW de energía eólica instalada

Esto se debe a que ya hay instalados en su país unos 100 molinos eólicos que entrarán en funcionamiento en el transcurso de los próximos tres meses. 
Uruguay tiene como objetivo instalar una potencia eólica de 1.200 MW para el año 2016, lo que le permitirá junto a otras inversiones en la generación de energía eléctrica reducir el costo de producción de esta energía y la respectiva factura de luz a los consumidores finales en un 15% para dicho año.  



03/01/2014
Bolivia inauguró su primer parque eólico del País

La planta eólica tendrá una potencia de 3 MW y producirá energía eléctrica para el consumo de 24.000 bolivianos, principalmente para campesinos dedicados a la agricultura. La planta fue construida en el poblado rural de Qollpana, en el departamento de Cochabamba a unos 500 Km al este de la ciudad de La Paz. Este parque eólico fue construido por la empresa China Hydrochina y su construcción tuvo un costo de inversión de 7,6 millones de dólares.  



13/12/2013
Técnicos del INTA visitaron la planta de Biogás mas grande del mundo en Alemania

La planta es de la firma Weltac Biopower en Alemania y tiene una capacidad de producción de Biogás de 4.000 m3/hora. Esta planta posee 16 Biodigestores e inyecta 1.200 m3/hora del Biometano del Biogás en la red de distribución domiciliaria de gas natural con una pureza similar al del gas natural.  



13/12/2013
Inauguran una Planta Fotovoltaica de 1,6 MW en Chile

La minera Dayton inauguró una planta solar fotovoltaica de 1,6 MW con la que cubrirá el 30 % de su consumo de energía eléctrica. La planta ocupa una superficie de 1,9 hectáreas y tuvo un costo de inversión de 2,5 millones de dólares.



14/11/2013
Se instaló la primer casa con energía solar fotovoltaica en Río de Janeiro, Brasil.

A partir del 31 de octubre de este año 2013 quedo instalada y conectada a la red la primer casa con paneles solares fotovoltaicos en la ciudad de Río de Janeiro en Brasil. 
Brasil aprobó en este año un sistema de compra venta de energía solar fotovoltaica para pequeños clientes en el cual la energía solar que vierta la instalación de la casa durante el día a la red de distribución eléctrica pueda ser consumida en la noche por la misma casa sin costo alguno, en un sistema de compra venta de energía solar llamado Balance Neto.



14/11/2013
La Universidad de La Plata instalará Paneles Solares Fotovoltaicos

La Facultad de Ingeniería de La Plata instalará paneles solares fotovoltaicos para generar energía eléctrica que será consumida en la misma Universidad de forma de ahorrar el gasto en energía eléctrica de la Facultad.




21/09/2013
Se realizará la 5ta jornada de Permacultura y Energía Solar en Campana, Buenos Aires.

El próximo sábado 28 de septiembre se realizará en Campana, Provincia de Buenos Aires, Argentina, la 5ta jornada de Permacultura de dicha ciudad donde además se realizará conjuntamente la 4ta jornada de Solar Campana y la 2da jornada de Solar Zárate, donde se realizarán diversos talleres y charlas orientadas a los concurrentes de la exposición.




21/09/2013
Proyecto de recarga de las baterías de un colectivo eléctrico mediante el sistema de inducción dinámica

Se presento en la ciudad de Málaga, España, un proyecto de recarga de las baterías de una linea de colectivos eléctricos sin la utilización de cables de conducción de electricidad utilizando el sistema de inducción dinámica para la transmisión de la energía eléctrica entre la estación de recarga y la batería de los autobuses. 




14/09/2013
Se realizará la V Exposición de Equipos Solares en Rosario

El próximo sábado 21 de septiembre se realizará en Rosario en el predio ubicado en la intersección de la calle Presidente Roca y la costanera del Río Paraná entre las 10 y las 18 hs. la quinta jornada demostrativa de equipos a energía solar organizada por el grupo ambientalista Taller Ecologista Rosario con entrada libre y gratuita.




22/08/2013
Al menos 18 niños de la zona de Fukushima ya tienen cáncer de tiroides

Según los exámenes médicos realizados por la prefectura de Fukushima de 360.000 niños analizados 18 chicos ya tienen cáncer de tiroides y otros 25 pueden llegar a tenerlo.





01/08/2013
Chile inauguró su primer Planta Fotovoltaica conectada a la red

Chile inauguró días pasados su tercer planta fotovoltaica mayor a 1 MWp de potencia y su primer planta fotovoltaica conectada al Sistema Interconectado de Chile (SIC) ubicada en Vicuña en la región de Coquimbo al norte de Chile. Esta planta tiene una potencia total de 1,2 MWp, esta construida con 5.182 módulos de silicio cristalino y ocupa una superficie de 2,5 hectáreas.



27/07/2013
Se puso en marcha el primer módulo del parque eólico de Loma Blanca en la Provincia de Chubut con 51 MW de potencia

La empresa Isolux Corsán puso en marcha la primera etapa del parque eólico de Loma Blanca en la Provincia de Chubut que consta de 17 aerogeneradores de 3 MW de potencia y cuando este completamente terminado este parque eólico tendrá una potencia total de 200 MW.





26 de febrero de 2014

Aprovechamiento de las Energías Renovables en Argentina


Aprovechamiento de las Energías Renovables en Argentina.

Argentina es un pais que tiene muchos recursos para el aprovechamiento de las energías renovables, ya sea la energía eólica, la energía solar o los biocombustibles entre otros recursos de menor potencial como la energía geotérmica o la energía de las olas marinas.
Tanto la energía eólica como la energía solar fotovoltaica sus principales aplicaciones son la generación de energía eléctrica para el consumo domiciliario o industrial, en cambio la energía solar térmica puede usarse para el calentamiento de agua sanitaría y de fluidos industriales o en procesos industriales que se necesite calor a altas temperaturas. En el caso de los biocombustibles pueden usarse para generar calor por combustión, en vehículos con motores de combustión interna, para generar energía eléctrica o como materia prima para diversos productos industriales como los bioplásticos, los distintos tipos de materiales sintéticos o los fertilizantes entre otros productos.
En el siguiente mapa de la Argentina puede verse en cada región que recurso renovable puede aprovecharse y mas abajo una explicación de la forma de aprovechamiento y de los usos mas importantes de cada uno de estos recursos.





Mapa del aprovechamiento de las energías renovables en Argentina.




Biocombustibles. Generación de Biogás.

En el caso de los biocombustibles como el bioetanol del maiz y de la caña de azucar o el biodiesel del  aceite de soja o de la colza sus usos principales en la actualidad es para sustituir las importaciones de petróleo necesarias para la producción de combustibles de los vehículos con motores de combustión interna como los vehículos nafteros o los diesel, pero su vida como biocombustible estará seguramente acotada a la vida que tenga este tipo de motorizaciones, ya que seguramente en los próximos años estos motores empezarán a ser reemplazados por los vehículos eléctricos ya que tienen un menor consumo y un menor costo de uso que los autos con motores a combustión.
Uno de los biocombustibles que puede tener un gran futuro en su implementación es el biogás ya que el metano que contiene puede usarse tanto como combustible para la generación de energía o bien como materia prima para la producción de distintos productos industriales como es la fabricación de todo tipo de productos sintéticos como los bioplásticos, los biopolímeros, la fabricación de fertilizantes para el sector agropecuario o en los procesos industriales que se usa hoy en dia el gas natural como en la desoxidación del mineral de hierro en la fabricación de acero, entre otros procesos. Por esto el biocombustible que seguramente mas se usará en el futuro será el biogás por la gran cantidad de aplicaciones que tiene el biometano que se genera en su producción.
Para la producción de biogás se necesita la biodigestión de materia orgánica, esta materia orgánica puede producirse de un determinado cultivo o bien aprovechando los residuos orgánicos que se producen en las actividades productivas actuales como puede ser el estiercol que se genera en los criaderos de animales de campo como bovinos, porcinos o avicolas, entre otros animales, o también la materia orgánica proveniente de los residuos urbanos, de los residuos indutriales y de los residuos forestales. De esta forma solo aprovechando los residuos de las actividaes productivas que se realizan hoy en dia se puede generar biogás que tiene un gran valor económico y productivo, y añadiendo valor a subproductos como los residuos orgánicos que generalmente son difíciles y costosos de eliminar sin generar algún tipo de contaminación ambiental, de esta forma se resuelven dos problemas con un mismo proceso como es la eliminación de los residuos orgánicos y la generación del biometano del biogás.
En el caso de Argentina las regiones que mayor capacidad tienen de generar biogás son las regiones mas productivas agrícolamente ya que de ahí seguramente provendrá la mayor cantidad de residuos orgánicos como la región pampeana, la región chaqueña o la región mesopotámica además de todas las demás regiones en donde aparezcan este tipo de residuos tanto en el presente como en el futuro. Una forma muy interesante de transportar el biometano del biogás es aprovechando las redes de gas natural de alta presión actuales ya que estas redes de alta presión están dimensionadas para soportar presiones del gas de 70 bares que es una presión a la que se licuan y pueden separarse relativamente fácil los otros subproductos del biogás como el dióxido de carbono e inyectar a la red de gas solo el biomentano en forma pura para su posterior consumo en las mencionadas industrias que tendrán que ser abastecidas por estás redes de gas de alta presión como lo son generalmente en la actualidad.


Energía Eólica.


Una fuente de energía eléctrica muy importante dada la cantidad de energía que se puede producir y por tener costos de produccion bajos al dia de hoy es la energía eólica sobre todo para su generación en la región patagónica y en las zonas del sur del mar Argentino ya que ahí es donde existen los vientos con mayor velocidad y con mayor capacidad de que se puedan convertir en energía eléctrica a travez de los generadores eólicos, y sobre todo como dijimos por ser una tecnología conocida y existente desde hace muchos años y que tiene un costo de producción de energía similar a otras fuentes de energía como los combustibles fósiles o la energía hidráulica.
Uno de los inconvenientes de la energía eólica es que no siempre sopla la misma intensidad de viento y no siempre la energía que puede generarse coincide con el consumo de energía eléctrica que se tiene en ese momento por eso es necesario utilizar sistemas que permitan acoplar la producción de este tipo de energía con el consumo eléctrico que se tiene en cada momento; para esto hoy en dia se utilizan sobre todo las usinas hidroeléctricas en las cuales cuando hay mucha energía eólica el consumo eléctrico se abastece con estos aerogeneradores mientras las centrales hidráulicas nos son utilizadas y van almacenando en sus diques agua que no es gastada en ese momento y se usa cuando no hay viento para generar energía la energía hidroeléctrica para abastecer el consumo eléctrico que se produce en los momentos en que no hay viento.
Otra forma de acoplar este tipo de generación de energía renovable con el consumo sería utilizando baterías o capacitores eléctricos que almacenen la energía cuando hay mucho viento y abastezcan luego el consumo eléctrico cuando no hay producción de energía eólica pero el costo de estos acumuladores eléctricos todavía es alto para este tipo de aplicación.
En Argentina las regiones mas ventosas están al sur del pais, sobre todo en la región patagónica y sobre las aguas del mar Argentino donde también en el futuro podrá seguramente aprovecharse la energía eólica marina o offshore ya que es también una región de mucho viento y de gran capacidad de producción de energía eólica. En este caso deberán usarse generadores eólicos marinos que para grandes profundidades son del tipo flotante y tienen hoy en dia un mayor costo que los aerogeneradores terrestres de eje horizontal pero su costo también podrá seguramente redusirce en un futuro y hacer rentable su utilización.


Energía Solar Fotovoltaica y Termoeléctrica.


La energía solar seguramente será la fuente de energía con mayor uso en el futuro y con un gran auge en el presente debido a la importante baja de precios que ha tenido esta fuente de energía en los últimos años en que se ha igualado practicamente a las otras fuentes de energía renovables como la energía eólica o la energía hidroeléctrica, además la energía solar presenta un potencial de producción de energía muy superior a cualquier otro tipo de fuente de energía renovables y puede ser 10 veces o mas la cantidad de energía solar que se pueda producir respecto de la energía eólica que se puede generar en Argentina sumando las regiones marinas y continentales, por esto la energía solar será en el futuro la energía renovable mas importante de Argentina y del mundo ya que hay muchos paises que no tienen el potencial eólico que tiene la Argentina pero tienen muy buena capacidad para generar energía solar. Como para tener una referecia de toda la energía solar que incide sobre la tierra solo el 2 por mil se transforma en energía eólica, por eso la cantidad de energía solar que se puede generar es muy superior a la energía eólica, amen de que igualmente Argentina tiene muy buenos recursos de viento para generar energía eólica.
En el caso de la energía solar fotovoltaica el panel solar solo genera energía ante la presencia de la luz solar, o sea, durante el dia, no generando energía en la noche o en dias nublados, encontrandose con el mismo inconveniente que tiene la energía eólica de no coincidir la hora en que puede producirce energía eléctrica con las horas de su consumo, pero en el caso de la energía solar termoeléctrica se puede almacenar el calor del sol durante el dia en sales fundidas a altas temperaturas (entre 500 y 800 ªC) y generar la energía eléctrica por el mecanismo del ciclo de turbina de vapor durante la noche o en los dias nublados, pudiendo de esta manera adaptar la producción de energía al consumo eléctrico solo usando estos sistemas de generación de energía solar. 
Por un tema de costos lo mejor en este caso es generar energía solar con paneles fotovoltaicos durante las horas de sol y generar energía eléctrica cuando no hay sol usando este método de centrales solares termoeléctricas con almacenamineto de sales fundidas a altas temperaturas durante la noche o en los dias nublados.
Una ventaja por lo tanto que tiene la energía solar es que con la tecnología existente de paneles fotovoltaicos y de centrales solares termoeléctricas se puede abastecer al mercado de energía eléctrica solo utilizando energía solar, sin necesitar las centrales hidráulicas o acumuladores eléctricos para acoplar la demanda eléctrica con las horas de producción de energía.


Producción Agropecuaria con Sistemas de Riego en las Regiones Semiáridas. Aprovechamiento del agua de lluvia que cae sobre los Parques Solares.

La mayoría de las regiones Argentinas que mejores condiciones de sol tienen para la generación de energía solar son regiones semiáridas y no completamente áridas, pero las cuales con la tecnologías actuales de aprovechamiento del agua para riego no pueden ser totalmente aprovechadas para la produción agropecuaria intensiva debido a la escacez del agua para el riego en dichas regiones.
Una forma de obtener agua extra para el riego en estas zonas es aprovechar el agua de lluvia que caerá sobre las instalaciones de energía solar, recolectandola y regando las zonas aledañas a estas instalaciones de forma de producir un cultivo en forma intensiva.
Por ejemplo, si tenemos un lote semiárido de 100 hectareas es poca la producción agrícola o ganadera que se puede obtener en este lote, pero si en dicho lugar llueve la mitad del agua que tiene que llover para un cultivo intensivo (por ejemplo en el norte de la provincia de Buenos Aires llueve un promedio de 1.000 mm anuales) o sea si en este caso llueven 500 mm anuales la vegetación que produce es pobre y generalmente formada por cardos y espinillos, pero si nosotros ponemos paneles solares en la mitad del lote o sea en 50 hectareas y recolectamos de alguna forma el agua de la lluvia que cae sobre los paneles solares y regamos las restantes 50 hectareas tendremos una producción de cualquier tipo de cultivo intensivo en perfectas condiciones, logrando extraer una producción agrícola en estas 50 hectareas muy superior a la producción que se pueda extraer de las 100 hectares semiáridas sin sistemas de riego y además estaremos produciendo una cantidad muy importante de energía solar.
Esta forma de combinar la producción de energía solar y la producción agropecuaria es muy interesante de implementar aquí en Argentina ya que la mayoría de las regiones son semiáridas y no áridas del todo como son las regiones del Noroeste, Cuyo, la Pampa Seca y la Patagonia, pudiendose aprovechar de una forma muy productiva tanto para la generación de energía solar como para la producción agrícola en muchas regiones de nuestro país.


Barcos a Energía Solar.


Una aplicación muy interesante que tiene la energía solar fotovoltaica es la de su implementación como fuente de energía en los barcos, ya sean de pequeño porte o de gran porte, e inclusive para el transporte de grandes cargas interoceánicas como los grandes barcos de cargas actuales. Esto se debe a que en general los barcos tienen un bajo consumo de energía y sobre todo una muy buena relación de energía consumida por tonelada de carga transportada, superior a cualquier otro sistema de transporte como los ferrrocarriles, los camiones o los aviones que le permitirá seguramente funcionar exclusivamente con energía solar.
En este caso el diseño que seguramente será mas conveniente para este tipo de barcos es hacerlo en forma de barcazas, mas anchos y con mayor superficie para aprovechar la energía solar y con menor profundidad para disminuir la fuerza de empuje que tienen que realizar los motores del barco. De esta forma un barco con estas características en el caso de Argentina permitiría usar barcos de grandes volumenes de carga pero con un pequeño calado aguas arriba del rio Paraná y sobre todo en las zonas altas del rio donde el calado del rio es menor y no pueden llegar los grandes barcos actuales como es la zona rio arriba de Rosario, y pudiendo llegar en el mejor de los casos hasta la provincias de Chaco y Corrientes o Paraguay.
Esto sería muy importante para estas regiones ya que les permitiría sacar la producción industrial y agropecuaría mas facilmente y haciendo posible la instalación de grandes industrias que necesitan del transporte marítimo en dichos lugares, lo que significaría un gran avance económico para dichas regiones del norte Argentino, ya que ahora la mercadería debe ser sacada en barcazas hasta zonas donde puedan ser transbordadas a barcos transoceánicos de gran calado impidiendo en muchos casos por las dificultades técnicas o económicas de este tipo de trasbordos el correcto desarrollo económico de dichas regiones, pero como se puede ver la zona que esta sobre el rio Paraná que va desde Buenos Aires hasta Rosario por tener la capacidad de poder trabajar con barcos de gran calado tiene una capacidad industrial y productiva superior a las regiones rio arriba del rio Paraná.


24 de febrero de 2014

Energía solar fotovoltaica



Generación de electricidad. Efecto fotovoltaico.



En términos generales la conversión fotovoltaica consiste en la transformación directa de la energía solar en eléctrica.
Se aplica lo que se denomina efecto fotovoltaico, consistente en la producción de una fuerza electromotriz, por acción de un flujo luminoso incidente sobre una fotocélula.
Para poder utilizar el silicio en la elaboración de las fotocélulas es necesario alcanzar un cierto grado de pureza, lo que se logra mediante la producción de cristales de silicio.
Al exponer una lámina de dicho cristal a la acción solar, absorbe fotones de luz con suficiente energía como para originar el salto de electrones, desplazandolos de su posición original hacia la superficie donde incide la misma.
Al desprenderse esos electrones tienden a concentrarse del lado de la radiación solar, se genera un campo eléctrico con dos zonas perfectamente diferenciadas.
Una con cargas negativas, sobre la que están los electrones sobre la cara que incide la luz solar y otra con cargas positivas done están los huecos, en la cara opuesta.
Si se unen dichas regiones por medio de un conductor utilizando unos contactos metálicos adheridos a cada una de las caras de la lámina, el desequilibrio eléctrico origina una pequeña fuerza electromotriz o diferencia de potencial, que hacen circular los electrones para igualar las cargas.
Esta corriente eléctrica se genera en un proceso cíclico y constante, mientras actúe la acción de la luz sobre la fotocélula, la que es del tipo continua del mismo modo que la que proporciona una pila o batería de acumuladores.




El contacto sobre la cara que recibe la luz se ejecuta con finas láminas metálicas, de modo de cubrir lo menos posible el cristal, recubriendose además con una muy delgada capa transparente antirreflejante. La cara inferior, por el contrario, está constituido por una pequeña lámina completa.
En resumen, para que se produzca el efecto fotovoltaico es necesario que la radiación solar absorbida por el material semiconductor de origen al desplazamiento de electrones con su carga negativa (n) y la formación de huecos con cargas positivas (p). Ver siguiente figura:







Por otra parte, el material semiconductor debe poseer una discontinuidad en su composición estructural para dar lugar a la formación de un campo eléctrico interno, que separe los dos tipos de cargas, de modo que se acumulen de cada lado de la discontinuidad y den lugar a la generación de una fuerza electromotriz que haga circular la corriente eléctrica.
Además, es necesario que unos contactos eléctricos superficiales con ambas partes de la discontinuidad o unión p-n los que mediante bornes hagan posible la conexión de los tipos de carga para su utilización.
La fotocélulas pueden conectarse entre si en dos formas distintas:

  • Serie.
  • Paralelo.

En caso de conectarse en serie, el voltaje de los contactos terminales es la suma de los voltajes individuales de cada fotocélula, o sea que se obtiene un voltaje mayor que el que proporciona cada una de ellas.
Si la fotocélulas se conectan en paralelo, el voltaje se mantiene constante y es el mismo para cada una forma individual.


Paneles fotovoltaicos


Los paneles fotovoltaicos generalmente estan compuestos por la conección de varias células fotovoltaicas entre si y se los fabrican de modo de proporcionar una potencia máxima determinada, a un voltaje preestablecido, que generalmente es de 12 volts.
Consisten por lo general en una asociación en serie o serie-paralelo de un número determinado de células solares, con un encapsulado o protección de las células montadas sobre un soporte metálico.





En el caso de los paneles de silicio monocristalino o policristalino la unión de varias células solares constituye el panel fotovoltaico, el cual debe es diseñado en función de la potencia requerida para el consumo o del tamaño y peso del mismo.
En el caso de los paneles solares de lámina delgada de silicio amorfo o micromorfo el panel solar esta formado por solo una célula solar, sin interconectar las células en su interior, en este caso los paneles solares generalmente tienen voltaje que depende de la característica fotovoltaica de las célula del panel y si se necesita llegar a un determinado voltaje a la salida del circuito eléctrico del panel se colocan varios paneles fotovoltaicos en serie hasta llegar al voltaje necesario.



Paneles fotovoltaicos de silicio cristalino

Fabricación del silicio de grado solar


El silicio de grado solar necesita una pureza de 0,01 ppm (particulas por millón) respecto del silicio de grado electrónico que requiere una pureza del orden de 0,001 ppm. Esto permite usar métodos de purificación no tan complejos y mas económicos para su fabricación como es el Reactor de  Lecho Fluidizado FBR (en su siglas en Inglés) en lugar del método tradicional o Reactor Siemens que se usa en la industria electrónica y que se realiza con un metodo de fabricación discontinuo o bach y que requiere un alto consumo de energía en el funcionamiento del reactor, en cambio, el reactor de lecho fluidizado permite una fabricación continua del silicio solar y requiere un gasto de energía en su funcionamiento del 10 al 20 % del gasto de energía del reactor tradicional Siemens, lo cual representa una alta reducción de los costes de fabricación del silicio solar.
La fabricación del silicio purificado de grado solar consta de tres pasos generales:
El primer paso es la desoxidación del óxido de silicio o cuarcita (SiO2) el cual se hace en un horno de arco eléctrico utilizando carbón o coque como elemento reductor del óxido de silicio y obteniendose silicio bruto el cual tiene una pureza del orden del 99% o sea de alrededor de 100 ppm.
El segundo paso para la obtención del silicio purificado consta de la purificación del silicio y de la separación de las impurezas que contiene el silcio en su estado bruto, para esto, como es muy difícil purificar un líquido o un elemento sólido lo que se hace es gasificar el silicio bruto y separar las impurezas por destilación en una torre de destilación, para esto a partir del silicio bruto se genera el triclorosilano (SiHCl3) para lo cual se combina el silicio con ácido clorídrico (HCl) a unos 300 ºC ya que a temperatura ambiente el triclorosilano es líquido. El reactor de lecho fluidizado puede trabajar con gas de aporte al triclorosilano o al silano (SiH4), si se utiliza silano el mismo se  debe obtener descomponiendo el triclorosilano en silano y tetracloruro de silano para lo cual se hace ebullir el triclorosilano sobre un lecho de resina que contiene una catalizador formado generalmente por cloruro de aluminio en el cual se disocia el triclorosilano en silano y en tetracloruro de silicio de acuerdo a la siguiente reacción:

4 HSiCl3 → SiH4 + 3 SiCl4



Luego el tretlacloruro de silicio se combina con Hidrógeno (H2) de la siguiente forma

SiCl4 + H2 → HSiCl3 + HCl 


obteniendose nuevamente triclorosilano y ácido clorídrico los cuales son nuevamente devueltos al proceso y combinados en los pasos anteriores de la formación de triclorosolano y silano.
Una vez obtenido el silano en forma de gas a temperatura ambiente el mismo se separa de las impurezas en una torre de destilación en el cual se obtiene gas de silano ultrapuro y en esta condición se lo inyecta al reactor de lecho fluidizado para obtener así el silicio solar purificado.
Si en vez de utilizar silano como gas de aporte en el reactor se utiliza triclorosilano se debe purificar en la torre de destilación el gas de triclorosilano a una temperatura superior a los 300 ºC ya que a temperatura ambiente como dijimos el triclorosilano es líquido.

Esquema de un Reactor de Lecho Fluidizado (FBR)


Se ha demostrado que el silico solar obtenido en un reactor de lecho fluidizado tiene un costo de 18 u$s/Kg y el obtenido por el método tradicional usando un recator Siemens el costo es superior a los 30 u$s/Kg, lo que implica una reducción importante del costo del silicio solar y una reducción importante del costo final de los paneles fotovoltaicos.




Cristalización del silicio solar


Existen dos tipos de células solares cristalinas, las células monocristalinas y las policristalinas, las células solares monocristalinas tienen la ventaja de tener una mayor eficiencia que las policristalinas pero son mas difíciles de fabricar y por lo tanto un poco mas caras, en general, los paneles fotovoltaicos hoy en dia se fabrican con células solares policristalinas, nosotros aquí solo mencionaremos el método de cristalización del silicio policristalino por tener mayor uso en la actualidad.
En la cristalización del silicio policristalino se usa un horno de inducción electromagnética como se ve en la figura donde se mete un cubo que contiene el silicio solar purificado en forma líquida a  unos 1.600 ºC y en el horno de inducción se controla la temperatura del silicio líquido de forma que se forme una superficie de cristalización que avanza de abaja hacia arriba del cubo y va solidificando el silicio y por lo tanto cristalizandose. La cristalización se produce a una baja velocidad de 1 cm/hora y se usan generalmente cubos de 70 x 70 cm de lado y una altura de 30 cm.   









Corte de las células solares

Una vez obtenido el silicio cristalizado en la forma como la que describimos arriba se realiza el corte del cubo en forma de lingotes de 15 x 15 cm de lado y 30 cm de largo aproximadamente y luego se cortan las células solares en forma de obleas planas con una maquina de corte que usa hilos de polvo de diamante con el cual se hace el corte de las obleas, este corte se realiza a temperatura ambiente, ya que el corte a altas temperaturas del silicio puede generar difusión solida de los gases o de particulas de la herrmaienta de corte sobre las obleas de silico y generar pérdidas de rendimiento de las células solares.
La maquina de corte por hilos es como muestra la figura siguiente:


Las células solares actualmente con este método de corte se fabrican con un espesor de 160 a 180 micrones y el espesor de los hilos tienen un diametro de 140 micrones por lo tanto se desperdicia aproximadamente el 50% del silicio solar, por lo cual, se encarece en forma significativamente el costo de los paneles solares ya que se esta utilizando aproximadamente un espesor de 300 a 400 micrones del silicio del lingote en fabricar una célula solar.
Las célula solares se pueden fabricar con un espesor de hasta 20 micrones sin que  se produzcan pérdidas en la eficiencia de la célula, pero este método de corte no permite cortarla de forma tan delgada debido a la rigidez del silico de las células y no existe hasta el momento un método de corte que permita cortar las células tan delgadas y sin tener perdidas de silico en el corte.
Actualmente se esta trabajando mucho en reducir tanto el espesor de la oblea como en disminuir las pérdidas de corte ya que significaría una reducción muy importante en el costo final del panel solar.


Fabricación de las células solares

Luego del corte de las obleas, estas son sometidas a una serie de procesos para la fabricación de las células solares, en los cuales, cada proceso generalmente aporta una mejora en la característica final de la célula solar y sobre todo en su eficiencia final. Cada fabricante aplica una determinada cantidad de procesos y mejoras a las células solares de acuerdo al costo que implica la aplicación de estos procesos y la mejora relativa en la eficiencia de la célula solar que se obtiene con la aplicación de estos procesos.
Si bien las células solares mas avanzadas que se fabrican en la actualidad y por lo tanto las de mayor eficiencia se fabrican con silicio monocristalino y tiene una eficiencia del orden del 22%, estos mismos procesos y mejoras pueden aplicares a las células solares de silico policristalino aunque la eficiencia siempre es de 1 a 2 % menor dada la mejores propiedades fotovoltaicas que tiene el silicio monocristalino.

Esquema de una célula solar de silicio policristalino con contacto frontal


Las celulas solares de silico cristalino con mejor rendimiento que tienen hoy en dia se las fabrican con las siguientes características:

  • Superficie frontal antirreflectante:
La células solares en su parte frontal estan cubiertas con un capa que disminuye la reflección de la luz en la célula solar y hace que toda la luz que incide sobre la célula entre al cuerpo de la misma para que dicha luz pueda convertirse en energía eléctrica. Existen muchos materiales que se utilizan como capas antirreflectantes pero el mas usado actualmente es el dioxido de titanio (TiO2) y es el encargado en darle el color azulado que tienen los paneles fotovoltaicos hoy en dia.
  • Sistema de atrapamiento de la luz:
El sistema de atrapamiento de la luz se fabrica con el propósito de que la luz del sol recorra la máxima distancia posible en el interior del cuerpo de la célula con el fin de que toda la luz pueda transformarse en algún momento en energía eléctrica, el método mencionado es como lo demuestra la siguiente figura y en el se puede ver como la luz recorre dicha trayectoria, para esto la parte inferior de la célula debe tener una capa reflectante que permita que cuando la luz solar llega al fondo de la célula se refleje y vuela al cuerpo de la misma, además la parte frontal se debe fabricar en forma de piramides invertidas para que cuando la luz rebota externa o internamente siempre lo haga de forma que vuela a a entrar al cuerpo de la célula solar y de esta forma aumentar la distancia de dicho recorrido. Una célula solar de silico cristalino que posee este sistema de atrapamiento de la luz con un espesor de 20 micrones logra la misma eficiencia que una célula solar de 400 micrones de espesor sin este método de fabricación por lo cual este método es indispensable para lograr disminuir el espesor de las células sin perder eficiencia en las mismas.



  • Pasivamiento de las superficies frontales y posteriores:
Las impurezas en las células solares y los cambios de fase que se producen en las superficies superior e inferior de la célula producen pérdidas de eficiencia por recombinación, para evitar dichas pérdidas en las superficies de la célula se realiza un pasivado de las mismas en las que generalmente se utiliza hidrógeno o nitruro de silicio y tienen como fin disminuir la velocidad de recombinación de la corriente eléctrica en  dichas zonas.
  • Contactos posteriores puntualizados y reflectanes:
Una forma de disminuir las pérdida por sombreado de la parrilla que forma el contacto superior de la célula es hacer que los dos contactos, el superior y el inferior, estén en la parte inferior de la célula para lo cual el dopaje de la célula debe hacerce como muestra la siguiente figura:



en este caso el dopaje Tipo P y Tipo N para formar  las bandas de conducción y la banda de valencia debe hacerse en la parte inferior de la misma. Además para disminuir el area de contacto de las superficies conductoras de la electricidad el contacto debe hacerse puntualizado con lo que se logra disminuir las pérdidas por recombinación en dichas superficies de contacto, y para permitir la realización del sistema de atrapamiento de luz como describimos anteriormente el area que no forma parte de los contactos eléctricos posteriores se le coloca la capa reflectante de la luz como también muestra la anterior figura.

  • Emisores selectivos.
El emisor selectivo unicamente se fabrica en las células solares que tienen contactos frontales en los cuales en la parte de la superficie de la célula donde no estan los contactos eléctricos se la pasiva normalmente con hidrógeno o con nitruro de silicio y en la parte inferior a los contactos eléctricos para aumentar la conducitvidad eléctrica en dicha región se hace un pasivado inferior que hace que aumente la conductividad eléctrica del silico en dicha zona pero no un pasivado completo ya que dichas zonas no estan expuestas a la luz ya que esta debajo de la parrilla que forma el contacto superior.
En la actualidad la mayoría de las células solares cristalinas se fabrican con contacto superior pero cada vez mas debido al aumento de la eficiencia que se logra haciendo los contactos en la parte inferior de la célula se están fabricando las células solares con contactos posteriores.  


Esquema del aumento de la eficiencia de las células solares de silicio monocritalino y policristalino de acuerdo a las mejoras o procesos con las que son fabricadas las mismas.




Fabricación o ensamblado del panel solar fotovoltaico
En la fabricación o ensamblado final del panel solar se parte de la célula solar ya fabricada y se realizado el soldado de las células solares que generalmente se conectan en serie aumentando el voltaje del panel solar  respecto del que tiene la célula y posteriormente se realiza un encapsulado de panel en el cual se encapsulan las células solares con el vidrio del panel en la parte superior y con goma EVA en la parte inferior, posteriormente se realiza el ancuadrodo del panel con perfiles en los que generalmente se utiliza aluminio y finalmente se coloca la caja de contacto eléctricos de los mismos. Al final del proceso se hace una pruba de eficiencia del panel solar en el que se aplica una intensidad de luz normalizada y se mide la energía producida por el panel la cual luego se especifica en las características del mismo para su comercialización.




Esquema de la fabricación de un panel solar fotovoltaico






Paneles solares fotovoltaicos de Heterojuntura de Capa Intrisica


Panel de Heterojuntura de Capa Intrínsica HIT

Los paneles fotovoltaicos HIT (Heterejunction with Intrinsuc Thin Layer) están fabricados con células solares híbridas de silicio monocristalino recubiertas con capas de silicio amorfo, si bien en la actualidad estos paneles se fabrican con obleas de silico monocristalino ya que logran mayor eficiencia en la célula solar también se pueden fabricar con sustratos formados con obleas multicristalinas aunque el rendimiento final de la célula sea un 1 o 2 % menor que las monocristalinas. 
Estos paneles solares con obleas monocristalinas logran en la actualidad eficiencias del orden del 23%, las mas altas eficiencias de células solares de silicio que se comercializan en el momento. La célua solar se fabrica como lo muestra la siguiente figura:




Como se puede ver en la figura la célula solar esta formada por un substrato monocristalino del Tipo N y por capas de silico amorfo en su parte superior e inferior, en este caso no tienen ambos contactos en la parte trasera y se pueden fabricar de forma bifacial o sea que absorvan la luz de la parte frontal y trasera logrando asi que los paneles fotovoltaicos construídos de esta manera logren una mejora en el rendimiento total de un 1 o 2 % superior al panel si trabajaría de la forma tradicional. 
Un ejemplo de panel solar bifacial puede verse en la siguiente figura:





Estos paneles también tienen la ventaja de conservar su alta eficiencia de conversión trabajando a altas temperaturas logrando así una producción anual de energía superior a los paneles solares tradicionales policristalinos en la relación de Wp de panel sobre los Wh anuales generados.


Panel de Heterojuntura de Capa Intrínsica con Contacto Posterior SHJ-IBC

Las células solares SHJ-IBC (Silicon-Heterojunction Interdigitated-Back-Contact) están siendo desarrolladas por diversas empresas ya que tiene el potencial de llegar a una eficiencia del 26% utilizando como substrato obleas de silicio monocristalino y las capas de silico amorfo se colocan de forma de evitar el contacto superior de la célula solar HIT para aumentar la eficiencia fotovoltaica ya que evita las pérdidas por sombreado de la parrilla del contacto superior.
La célula solar estaría fabricada como muestran las siguientes figuras:


Si bien estos paneles fotovoltaicos no están en el mercado hasta el momento serían los paneles fotovoltaicos fabricados con células solares de silicio del mayor rendimiento que se ha logrado hasta el momento, lo cual, por utilizarse como material semiconductor solamente silicio, por las ventajas de abundancia y bajo costo de este semiconductor, presenta un gran interés en su fabricación gracias a la alta eficiencia que se puede obtener de ellos.
Estas células solares también se podrían fabricar utilizando como substrato obleas de silico policristalino que aunque tuvieran un rendimiento final del panel algo menor que el monocristalino serían mas baratos y simples de fabricar y también tendrían una alta eficiencia lo que los hace muy interesante para su aplicación por su economía de fabricación y su alta eficiencia energética de conversión fotovoltaica.


Células de lámina delgada

Células de silicio de lámina delgada

La tecnología de la célula solar de silicio es bastante estándar, y la mayor parte de la investigación tecnológica se centra en la película fina. La mayoría de la película fina o delgada consiste en una sustancia absorbente solar rociada sobre una capa, o aplicada con gas a una capa, o, más recientemente, de una tinta solar impresa sobre una capa. Las tecnologías de la película fina se diferencian sobre todo en el material que utilizan. La película fina utiliza típicamente el 1%, o menos, del silicio de la células standard, es más barata, y es también a veces flexible, pero es menos eficiente. La película fina se imprime a menudo sobre una lámina, haciéndola flexible. Una película delgada se puede rociar sobre una capa para hacer película fina del silicio amorfo. Es más barata, pero menos eficiente, que el silicio normal, y absorbe solamente el espectro visible de la luz.


Existen dos clases de tecnología fotovoltaica de silicio de lámina delgada que están en investigación y son más una modificación de la tecnología existente que un nuevo tipo de tecnología. La primera es la fotovoltaica transparente, prevista para el uso en ventanas o en techos de invernaderos, como por ejemplo son las fabricadas con silicio amorfo que se explican detalladamente mas adelante. La fotovoltaica transparente se está desarrollándo en elos laboratorios con prototipos que hasta ahora no han mostrado una buena calidad. La segunda es el silicio 'negro' supuesto, en el cual las abolladuras y los topetones microscópicos a través de la superficie del fotovoltaica crean un área superficial más grande que se pueda exponer a la luz. Se cree que éste aumentará la eficacia, pero también está en proceso de desarrollo.


Otros tipos de células de película delgada
 

Las tres principales clases de película fina son: CIGS, CIS y telurio de cadmio. Los CIGS están basados en el cobre, el indio, el galio y el selenio. Los productos químicos se mezclan para formar una película delgada con hasta el 14% de eficiencia, y en laboratorios han llegado a 16.5% de eficiencia de conversión fotovoltaica. Utiliza una clase más complicada de reacción química que el silicio. Se utilizan los CIGS para conseguir una eficacia mejor al concentrar la luz con espejos. Las células CIS son similares a las anteriores pero utilizan Cobre Indio y Selenio y como no usan Galio deben usar mayor cantidad de Indio y Selenio que como son elementos poco abundantes son caros y por lo tanto la célula solar es mas cara que la anterior, llegan a tener una eficiencia del 11%. El telurio de cadmio, conocido como CdTe, es otra clase de película fina, tiene cualidades útiles, pero tiene el problema que la sustancia es tóxica,. el CdTe es también menos eficiente que el silicio, aunque es más barato de fabricar.

Dos áreas de la investigación de la película fina que han recibido mucha atención son las células solares de tinte y las células solares orgánicas o de polímeros. El tinte sensibilizado usa un electrolito de yoduro entre dos electrodos, uno de los cuales tiene el dióxido de titanio y tinte., donde el tinte trabaja de modo semejante a la fotosíntesis de las plantas, y crea una corriente eléctrica a partir de la luz, es barato y simple de fabricar pero se desgasta rápidamente, pues se degrada por efecto de la luz. Las células solares orgánicas se hacen con polímeros semiconductores y compuestos orgánicos nanomoleculares se han llegado a obtener eficiencias del orden del 6% son baratas de fabricar pero tienen el inconveniente que  también se degradan rápidamente por efecto de la luz del sol.


Paneles solares fotovoltaicos de silicio micromorfo

El silicio nano-cristalino, también llamado microcristalino, es una clase de silicio amorfo pero contiene cristales pequeños. Es más fácil de hacer que el silicio normal, absorbe un espectro más amplio de la luz que el amorfo, es flexibley se puede combinar con el silicio amorfo formando paneles solares tipo tandem de células de lámina delgada con estos dos tipos de silicio.

En el caso de los paneles de silicio micromorfo el objetivo es hacer células dobles o células en tándem. La parte superior esta formada por silicio amorfo, que reacciona ante una determinada longitud de onda de la luz que recibe. Y la parte inferior estaría constituida por una capa de silicio microcristalino que capta otra parte del espectro de luz, en este caso la radiación infrarroja. Esta célula doble actúa como un tándem. Sumando la eficiencia de la capa superior de silicio amorfo y la inferior de silicio micromorfo el módulo llega al 10% frente al 6,8% de las células de silico amorfo inicial. En la siguiente figuras se pueden ver el espesor y el espectro de absorción de cada una de las capas de esta célula de silicio micromorfo.




Con el futuro desarrollo de estas células de dos capas activas, se estipula que es posible llegar a una eficiencia del 13%. Así, partiendo de la base del 6,8% inicial se llega a casi un aumento del 100%.
Este tipo de célula tiene un ratio de producción de kW/h generado por kW/p instalado mayor que las células de silicio tradicionales ya que tiene un coeficiente de temperatura que es la mitad que el de los cristalinos y por lo tanto las pérdidas producida por este efecto son el 50% a las anteriores, y además su comportamiento ante la luz difusa mejora también el ratio de producción, estimandose que estos paneles una pueden roducir hasta un 10% más kWh por kWp instalado que los paneles solares de silicio cristalino.

Instalacion de paneles solares de silicio micromorfo.

Otra de las ventajas de estos paneles solares es que las instalaciones se pueden hacer con un menor ángulo de inclinación que los otros paneles como se ve en la figura anterior y con elsto disminiur la altura de las estructuras que se utilizan como soporte de los paneles solares en las instalaciones y así disminuir los costos finales de instalación de dichos paneles.




Tipos de instalaciones solares


Seguidor solar fotovoltaico para parque solares



Seguidor solar fotovoltaico Soltec modelo 10K5 para una potencia de 10 KW de paneles fotovoltaicos de silicio policristalinos. Este seguidor presenta ventajas en su resistencia al viento y en la velocidad del montaje respecto de los seguidores tradicionales de un solo poste.