Generación eléctrica con energía solar


Resumen—El presente documento aborda algunos conceptos básicos de la generación eléctrica con energía solar fotovoltaica, se analizan ciertos aspectos de este tipo de generación como sus ventajas y desventajas, las aplicaciones específicas en distintas áreas de trabajo, las tendencias de producción a nivel mundial y la aplicación actual y futura en Costa Rica.

Palabras clave—efectofotovoltaico, efecto fotoeléctrico, fotón, fotoelectrones, paneles y centrales fotovoltaicas, Silicio, eficiencia de generación,
I. Introducción
La generación eléctrica mediante el uso de energía solar fotovoltaica es una de las formas en las que se ha venido investigando y trabajando últimamente en numerosos proyectos a nivel mundial, para tratar de sustituir las formas convencionales de generaciónpor una que aprovecha la energía proveniente del Sol, fuente que además de ser inagotable, el aprovechamiento de su energía representa un impacto ambiental casi nulo. Dicha energía se aprovecha mediante el efecto fotovoltaico que es básicamente una aplicación del efecto fotoeléctrico el cual consiste en la emisión de electrones de cierto material metálico, causado por la incidencia de radiaciónelectromagnética (luz) sobre éste, en donde los fotones al ser absorbidos por los átomos del material, le transmiten su energía a los electrones, incrementándoles su energía cinética, logrando (si la energía de dichos fotones es lo suficientemente grande) que éstos escapen del material a dichos electrones se les conoce como fotoelectrones. El efecto fotovoltaico se logra mediante el uso de panelesfotovoltaicos que están formados por un conjunto de celdas elaboradas a base de silicio puro con adición de impurezas de ciertos elementos químicos, dichas celdas son las encargadas de absorber los fotones y que en ellas se lleve a cabo el efecto fotoeléctrico antes mencionado, para luego mediante un circuito conductor en contacto con las celdas, transportar los fotoelectrones libresproduciéndose corriente eléctrica continua.




Fig. 1. Panel de celdas fotovoltaicas.


II. Ventajas y desventajas de la generación con energía solar fotovoltaica

A.1) Impacto Ambiental.

En sí este tipo de generación no produce contaminación o daño al ambiente alguno, sin embargo el proceso de fabricación de las celdas fotovoltaicas como todo proceso metalúrgico industrial, va apresentar algún tipo de contaminación, o al ser hechas de silicio y otros químicos, puede que durante su fabricación se presenten derrames o liberación de partículas de estos materiales al aire que puedan ser contaminantes, pero comparativamente con otros tipos de generación eléctrica, el impacto ambiental es insignificante.

A.2) Capacidad de producción.

La eficiencia de este tipo detecnología empleada para la generación con energía fotovoltaica, es sumamente baja estando entre un 12% y un 25%, para una potencia promedio máxima que va de 120 W/m² a 250 W/m², en condiciones de máxima intensidad luminosa y máxima absorción de la radiación incidente, lo cual comparativamente con otros tipos de generación que presentan eficiencias muy altas mayores al 60 %, es un punto débil ya que,si se necesita una potencia mayor se deberá aumentar el número de celdas o el de paneles que se conectarán entre sí para aumentar la capacidad, por lo que puede presentarse una limitación espacial que sin embargo no es muy complicada de solucionar en la mayoría de los casos. Además la capacidad de generación varía según las condiciones climatológicas y del sitio en el que puedan ser ubicados lospaneles puesto que depende de la intensidad luminosa que incida sobre las celdas.

A.3) Costos.

Al estar los paneles constituidos principalmente de silicio, los costos de fabricación son muy altos ya que el silicio es un material bastante caro, además el precio de instalación también es elevado, debido a esto los costos ascienden hasta 15 USD por cada Watt de capacidad. Pero a...