Energía fotovoltaica: genera tu propia electricidad

Se consideran energías renovables a aquellas cuya fuente es inagotable o regenerable. Eólica, hidroeléctrica y solar son tres tipos de energías renovables en las que su fuente es, por este orden, el viento, la fuerza del agua o el sol.

Y en este último supuesto, la energía del astro rey se puede usar de dos formas. Bien para producir electricidad (paneles fotovoltaicos), o bien para generar calor (paneles térmicos).

Pues bien, en este artículo te mostraremos cómo puedes aprovechar la energía fotovoltaica para producir tu propia electricidad.

¿Qué es la energía fotovoltaica?

La energía fotovoltaica es un tipo de fuente de energía que produce electricidad a partir de radiación luminosa. En efecto, la luz es una de las seis formas más comunes de producir electricidad; son las otras cinco: fricción (electricidad estática), presión (micrófono, encendedor de cocina), calor (efecto Peltier), magnetismo (la más habitual) y reacción química (pilas y baterías).

En el caso de la energía solar fotovoltaica, la fuente de luz es, por supuesto, el sol. Ahora bien, es la radiación luminosa de los rayos solares la que produce la electricidad, y no el calor. Por otro lado, el calor es otra forma de aprovechar el sol como fuente de energía renovable. Por ejemplo, las placas solares térmicas nos proporcionan ACS (agua caliente sanitaria) o agua caliente para la calefacción del hogar, caldear el agua de una piscina climatizada, etcétera.

¿Estás pensando en generar tu propia electricidad? Querrás saber entonces cómo se obtiene la energía solar. Pues bien, hablemos del efecto fotoeléctrico. Se llama así a la emisión de electrones por parte de materiales como el cadmio, el cesio o el silicio. Bajo ciertas condiciones de radiación electromagnética, estos materiales se excitan y convierten la energía lumínica en energía eléctrica. Por cierto, Charles Fritts fue quien inventó la primera célula solar, en 1884, recubriendo una placa de selenio con una delgada lámina de oro.

Desde entonces, la tecnología que permite aprovechar esta fuente de energía inagotable no ha dejado de evolucionar, y cada vez es más eficaz. De hecho, la forma más sencilla que hoy tienes a tu alcance para generar tu propia electricidad es probablemente la energía fotovoltaica. Así que sigue leyendo, pues en este artículo trataremos brevemente todo lo que necesitas saber sobre la energía solar.

Cómo generar tu propia electricidad con paneles solares fotovoltaicos

Producir tu propia electricidad es posible; puedes cubrir el consumo eléctrico de tu hogar (o de tu caravana). Para ello necesitas una instalación fotovoltaica que consta, como mínimo, de tres componentes. Paneles solares, regulador de carga y baterías son las piezas obligatorias.

Además, tal vez necesites añadir un inversor de corriente a tu kit solar. Como veremos, el inversor hace viable usar aparatos de 230 V (como un tostador de pan) con baterías de menor voltaje (las más comunes son de 12 V).

Si quieres que tu vivienda o vehículo sean eléctricamente autosuficientes al cien por cien, deberás calcular bien la potencia de la instalación. De ello hablaremos más adelante. Por el momento, vamos a ver cuál es la función de cada componente.

Placas solares

Las placas solares fotovoltaicas hacen el milagro posible. Ellas convierten la energía luminosa de los rayos del sol en electricidad, liberando los electrones que circularán por los cables de tu instalación en forma de corriente eléctrica continua.

Hay dos tipos de placas solares: monocristalinas y policristalinas. ¿Cuáles son mejores? Ambas tienen sus pros y sus contras. Ahora bien, en pocas palabras, si vives en una zona de clima frío donde la niebla y las nubes son habituales, escoge las primeras: absorben mejor la radiación solar. Por el contrario, instala placas policristalinas en zonas muy cálidas: son menos propensas al sobrecalentamiento.

La potencia de las placas solares se expresa en vatios (W). La potencia efectiva siempre es inferior a la teórica y depende de varios aspectos: rendimiento, tolerancia, tipo de célula, orientación y ángulo de inclinación, etc.

Baterías

Como es de suponer, las placas producen corriente eléctrica a partir del sol y, en consecuencia, solo lo hacen por el día; es decir, no suministran electricidad por la noche. Por eso necesitas baterías en tu pequeña instalación fotovoltaica. De esta forma, podrás consumir por la noche la energía generada durante el día.

Si recuerdas, en el primer párrafo de este artículo, vimos que las baterías producen electricidad (y la almacenan) químicamente. En efecto, la reacción química entre las placas metálicas de su interior y un electrolito (fluido o gel que las baña) libera los electrones que circulan por el cable. De igual manera, cuando se les suministra una corriente eléctrica por sus bornes, se produce otra reacción química que las recarga. Es así como almacenan la energía.

Pues bien, las baterías son más o menos efectivas y duraderas según la naturaleza de los metales y el electrolito. En instalaciones fotovoltaicas caseras, se suelen usar baterías de plomo-ácido y versiones mejoradas de estas. Por ejemplo: baterías de GEL o AGM (absorbent glass mat).

Por el momento, sobre las baterías debes saber que su capacidad se expresa en Ah (amperios-hora). Y que en muchos casos es recomendable mantener un mínimo de carga. Por tanto, deberás tener esto en cuenta cuando calcules qué tamaño de batería necesitas en tu instalación.

Regulador de carga

El regulador de carga es un intermediario entre batería y panel. Su función es recargar la batería. O, mejor dicho, regular el proceso de carga. Este elemento dejará de suministrar electricidad al acumulador una vez que se haya cargado. De igual manera, puesto que controla su estado de carga, iniciará de nuevo la recarga cuando detecte que la bateria empieza a descargarse.

Los reguladores de carga se miden en amperios (A), que es una unidad de corriente. Cuanto más alta sea la corriente, antes se carga la batería. Sin embargo, como esta corriente eléctrica la suministran los paneles, el regulador debe ajustarse a su potencia.

Además, debes saber que hay dos tipos de regulador. Los reguladores de carga PWM (pulse width modulation) son más baratos, pero también menos eficaces, que los reguladores MPPT (maximum power point tracker).

Inversor de corriente

Como su nombre advierte, el inversor transforma la corriente continua suministrada por la batería en corriente alterna. ¿En qué instalaciones solares hace falta el inversor? Necesitarás inversor siempre que vayas a usar aparatos y electrodomésticos de 230 V, es decir, los que conectamos en la red eléctrica del hogar.

Por tanto, si solo quieres producir energía eléctrica para recargar las baterías de tu furgoneta cámper o para instalaciones de alumbrado con bombillas de tensión continua de 12 V, no lo necesitas.

Los mejores inversores de corriente son los de onda pura, ya que la electricidad alterna que producen es como la estándar en la red eléctrica doméstica. Los inversores de onda modificada son más baratos, pero son incompatibles con algunos dispositivos.

Cómo calcular tu instalación fotovoltaica

A modo de resumen, para calcular la potencia de tu instalación fotovoltaica, necesitas saber cuánta energía vas a consumir cada día. La potencia se expresa en vatios (W) y se indica en cada aparato o electrodoméstico. La energía la obtienes al multiplicar esta potencia por el tiempo de uso.

Por ejemplo: una lámpara con una bombilla LED de 10 W (potencia) consume 30 Wh de energía si la usas durante tres horas.

En efecto:

10 W × 3 h = 30 Wh

Recuerda, la energía se expresa en Wh (vatios hora) o kWh (kilovatios hora). Por cierto, 1 kWh equivale a 1000 Wh.

Ahora bien, no todos los electrodomésticos consumen siempre la potencia indicada. Por ejemplo, una nevera de 250 W apenas consume cuando el compresor está apagado.

Hacer una estimación de estos cálculos queda fuera del alcance de este artículo. Pero, en resumidas cuentas, para calcular la potencia de los elementos, debes saber de manera aproximada cuántos Wh consumirás cada día.

Cómo calcular el número de paneles

La energía invidivual de un panel se calcula según esta fórmula:

E = I × V × HSP × R

Donde:

• E: es la energía que genera el panel durante un día, expresada en Wh
• I: corriente (intensidad) máxima del panel (en amperios)
• V: voltaje máximo del panel (en voltios)
• HSP: horas de sol pico (depende de la latitud de tu zona, te recomendamos que busques este valor en una tabla)
• R: rendimiento del panel (en tanto por cien)

Dividendo tu necesidad diaria de energía por el resultado de esta fórmula, obtendrás el número de paneles. Que deberás redondear hacia arriba. Así, pongamos, si necesitas 1500 Wh diarios y, según la ecuación, el panel que has escogido te aporta 300 Wh, tendrás que comprar 5 paneles.

Calcular la capacidad de la batería

Dividiendo la energía diaria por el voltaje de las baterías obtienes su capacidad total, expresada en Ah (amperios hora). Siguiendo con el ejemplo anterior:

1500 Wh / 12 V = 125 Ah

Puedes comprar una batería de esta capacidad o combinar varias pequeñas. Además, debes tener en cuenta que no es recomendable que la batería se descargue totalmente. Por tanto, si quieres conservar un 50 % de carga, deberás multiplicar esta cifra por 2 (125 Ah * 2 = 250 Ah).

De esta forma, cada día la(s) batería(s) podrán suministrar hasta 125 Ah sin bajar del 50 % de carga.

Calcular el regulador de carga y el inversor de corriente

El regulador de carga debe soportar la intensidad de corriente máxima de tu instalación. Este valor lo obtienes dividiendo la potencia máxima del panel, expresada en Wp (vatios pico), por el voltaje. Si tus paneles fuesen de 300 Wp y 12 V:

300 Wp / 12 V = 25 A

Aplicando la fórmula, comprobarás que necesitas un regulador de carga de 25 A (como mínimo, puede ser de mayor amperaje).

Por último, la potencia del inversor de corriente la obtienes dividiendo la potencia máxima que necesites en un momento dado, es decir, la suma de las potencias individuales de todos los aparatos que estén conectados simultáneamente, por el voltaje. Por ejemplo, si no prevés superar los 500 W:

500 W / 12 V = 41 A

Como en el caso del regulador, este valor es el mínimo. Puedes comprar si lo deseas un inversor de corriente más potente.

Conclusiones

A diferencia de otras fuentes de energías renovables, como la eólica, la energía solar fotovoltaica está al alcance de cualquiera. De hecho, puedes instalar paneles solares incluso en autocaravanas o furgonetas cámper. Con una instalación solar fotovoltaica podrás generar tu propia energía renovable para cubrir total o parcialmente tu consumo eléctrico.

Además, los paneles de energía fotovoltaica te permiten disponer de electricidad en terrenos aislados sin acceso a electricidad, fincas rústicas, etc. Y todo esto es posible, por un lado, gracias a las células solares de silicio, que convierten la luz del sol en electricidad; y, por otro, a las baterías, que almacenan esta energía de forma química.

¡Esperamos que esta breve guía sobre la energía solar te haya servido de orientación! Y te invitamos a leer nuestro artículo sobre las ventajas e inconvenientes de los tejados y paneles solares para ampliar la información.