El uso de energía solar se ha convertido en una opción popular para aquellos que desean reducir su huella de carbono y ahorrar dinero en sus facturas de energía. Sin embargo, puede resultar confuso entender las diferencias entre los paneles solares y la energía fotovoltaica (PV). En este artículo, exploraremos cómo funcionan y cuáles son las diferencias entre ellos, para que puedas tomar una decisión informada sobre cuál es la opción adecuada para tu hogar.
Tecnología
La principal diferencia entre los paneles solares y la energía fotovoltaica se encuentra en sus principios de funcionamiento. Los paneles solares se basan en el efecto fotovoltaico, que es cuando un fotón (la unidad básica de luz) impacta en una superficie hecha de un material especial y genera la liberación de un electrón. Por otro lado, la energía fotovoltaica utiliza la luz solar para calentar un fluido (dependiendo de la aplicación particular, puede ser agua u otro líquido).
El efecto fotovoltaico solo ocurre en un número reducido de materiales, llamados semiconductores (como el silicio -monocristalino, policristalino y amorfo- y el telururo de cadmio), que, después de procedimientos químicos específicos, permiten la generación de una corriente eléctrica cuando están expuestos a la luz. Estos semiconductores se moldean en capas delgadas que conforman el elemento principal de las células solares, el elemento básico de un sistema fotovoltaico, que produce una corriente continua.
Las células solares se integran en estructuras más grandes conocidas como paneles solares, donde se pueden lograr los valores deseados de corriente y voltaje. Para los sistemas conectados a la red (que representan una gran parte del mercado), es necesario el uso de un inversor (para convertir la corriente continua generada por las células en corriente alterna, utilizada en la red).
El principio de funcionamiento de los sistemas solares térmicos es mucho menos sofisticado, pero igualmente útil para la generación de energía consumible, como el efecto fotovoltaico. Consiste en el calentamiento directo de agua (u otros fluidos) mediante la luz solar. Esa conversión de energía se produce en diferentes dispositivos dependiendo del rango de temperaturas a las que se calienta el fluido de trabajo.
Los colectores de baja y media temperatura pueden ser paneles planos o tubos evacuados. Los colectores de alta temperatura consisten en sistemas solares concentrados, como los colectores parabólicos, reflectores Fresnel, platos Stirling y torres solares.
Uso
En cuanto al uso de estas tecnologías, el primer paso es separar los sistemas solares pequeños y domésticos de las plantas de energía, tanto en PV como en térmica. La utilización doméstica de ellos se discute a continuación.
En el caso de las plantas de energía fotovoltaica y térmica, ambos sistemas tienen como objetivo la producción de electricidad. Mientras que los sistemas fotovoltaicos generan electricidad directamente a partir de la energía solar, los sistemas térmicos calientan un fluido (agua, aceite, sales, aire, etc.) que hará funcionar un motor de vapor, una turbina de gas u otro similar. Esta electricidad se transfiere a la red, en corriente alterna y con el valor de voltaje requerido.
En el caso de las estaciones de energía fotovoltaica, la capacidad de las más grandes supera los 500 MW, mientras que la de las plantas de energía térmica más grandes es inferior a los 400 MW. Ambos tipos están experimentando un rápido crecimiento en muchas partes del entorno, con muchas en construcción y más planeadas.
Las instalaciones residenciales de energía fotovoltaica producen electricidad en corriente continua directamente a partir de la energía solar. Hay dos tipos de sistemas fotovoltaicos residenciales: conectados a la red y desconectados o independientes. Los primeros ofrecen la posibilidad de alimentar la red (lo cual es incentivado por incentivos económicos) a través de un inversor. Los últimos están completamente dedicados al autoconsumo (iluminación, calefacción, calentamiento de agua, etc.) y requieren el uso de baterías para separar el consumo de la generación.
El principal uso de los sistemas solares térmicos residenciales es la calefacción de agua. Por lo general, funcionan en combinación con sistemas de calefacción central (gas o combustible) que comienzan a funcionar cuando la temperatura en el tanque de agua baja de cierto valor. De esta manera, estos sistemas pueden proporcionar agua caliente durante todo el año, incluso en climas fríos. Alternativamente, los sistemas termodinámicos pueden calentar agua utilizando el compresor incorporado, en caso de que se agote toda el agua; de esta manera, se puede establecer un sistema independiente de los combustibles fósiles. Los sistemas solares térmicos también se pueden utilizar para fines de calefacción de espacios (esto es relativamente común en países como Suecia).
Ventajas y Desventajas
Algunas de las ventajas más importantes de la energía fotovoltaica:
- En cuanto a las plantas de energía, el diseño fotovoltaico es mucho más simple que el térmico. Una planta de energía fotovoltaica está formada por muchos paneles solares conectados en paralelo y en serie. Por otro lado, la generación de electricidad utilizando tecnología solar térmica implica la transmisión de energía desde un fluido caliente a un generador. Esto ha dado lugar a diseños diferentes y complejos, algunos de los cuales se mencionaron anteriormente.
- A una escala más pequeña, los sistemas fotovoltaicos domésticos son más versátiles que los sistemas térmicos, ya que pueden alimentar muchos electrodomésticos (la energía solar térmica se limita a la calefacción de espacios y agua). También tienen una vida útil más larga.
Algunas de las ventajas más destacadas de la energía solar térmica son:
- Su posibilidad de almacenar la energía generada, ya que las plantas de energía térmica no convierten la energía solar directamente en electricidad y los sistemas térmicos domésticos siempre incluyen un tanque de agua donde se puede almacenar el calor. Los sistemas fotovoltaicos, por otro lado, sufren de una intermitencia inherente que proviene de los patrones de luz solar. El almacenamiento de electricidad normalmente no se considera una opción debido a las pérdidas de energía que lo hacen ineficiente. Esto resulta en un suministro de electricidad más uniforme y confiable por parte de las plantas térmicas.
- La tecnología solar térmica para uso doméstico es mucho menos complicada que la fotovoltaica. Es importante destacar que la generación de energía para usos residenciales varía de los sistemas térmicos a los sistemas fotovoltaicos. Los sistemas térmicos generan calor, mientras que los sistemas fotovoltaicos generan electricidad. Los paneles térmicos también son más eficientes en cuanto al espacio.
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