Anar al contingut

Panel solar

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Erro al crear miniatura:
Panel solar
Artícul principal → Energia solar.
Erro al crear miniatura:
Erro al crear miniatura:
Panels solars

Un panel solar, placa solar o mòdul solar és un dispositiu que capta l'energia de la radiació solar per al seu aprofitament. El terme comprén als colectors solars, utilisats usualment per a produir aigua calenta domèstica per mig d'energia solar tèrmica, i als panels fotovoltaics, utilisats per a generar electricitat per mig d'energia solar fotovoltaica.[1]

Colector solar tèrmic

[editar | editar còdic]
Generació d'aigua calenta en una instalació solar tèrmica de circuit tancat.
Artícul principal → Colector solar.

Un calfador solar d'aigua usa l'energia del sol per a calfar un líquit, el qual transferix la calor cap a un depòsit acumulador. Estos equips poden ser principalment de dos tipos: els colectors solars, que són equips a on l'aigua circula a través d'ells per al seu calfament, pero l'aigua no és almagasenada en el calfador solar. Moltes voltes en estos sistemes s'instala un tanc en l'interior de la llar o de l'indústria per a l'almagasenament de l'aigua calenta. L'atre tipo són els termo solars, també cridats calefones solars o termotanques solars. En estos equips l'aigua també és almagasenada per a poder ser utilisada per eixemple, de nit quan no es dispon de l'energia solar.[2] És una manera simple i eficient d'aprofitar l'energia solar.

Panel solar fotovoltaic

[editar | editar còdic]
Panels solars en les Illes Cíes (Vigo)
Artícul principal → Panel fotovoltaic.

Descripció

[editar | editar còdic]

Els panels fotovoltaics o plaques fotovoltaiques estan formats per numeroses celes que convertixen la llum solar en electricitat. Les celes a voltes són cridades cèlules fotovoltaiques. Estes celes depenen del efecte fotovoltaic perque l'energia lumínica produïx càrregues positiva i negativa en dos semiconductors pròxims de diferent tipo, produint aixina un camp elèctric capaç de generar una corrent.

Els materials per a celes solars solen ser silici cristalí o arseniuro de gali. Els cristals de arseniuro de gali es fabriquen especialment per a us fotovoltaic, mentres que els cristals de silici estan disponibles en lingots normalisats, més barats, produïts principalment per al consum de l'indústria microelectrónica. El silici policristalino té una menor eficàcia de conversió, pero també menor cost.

Quan s'expon a llum solar directa, una cela de silici de 6 cm de diàmetro pot produir una corrent d'entorn 0,5 A a 0,5 V (equivalent a un promig de 90 W/m², en un camp de normalment 50-150 W/m², depenent de la lluentor solar i l'eficiència de la cela). El arseniuro de gali és més eficaç que el silici, pero també més costós.

Les cèlules de silici més empleades en els panels fotovoltaics es pot dividir en tres subcategoría:

  • Les cèlules de silici policristalino (també cridat multicristalino) estan constituïdes per un conjunt de cristals de silici, lo que explica que el seu rendiment siga alguna cosa inferior al de les cèlules monocristalinas. Es caracterisen per un color blau més intens.
  • Les cèlules de silici amorfo. Són menys eficients que les cèlules de silici cristalí pero també més barates. Este tipo de cèlules és, per eixemple, el que s'ampra en aplicacions solars com rellonges o calculadoras.

Els lingots cristalins es tallen en discs fins similars a una oblea, polits per a eliminar possibles danys causats pel tall. S'introduïxen dopantes —impurees afegides per a modificar les propietats conductores— en les obleas, i es depositen conductors metàlics en cada superfície: una fina reixeta en el costat a on dona la llum solar i usualment un full pla en l'atre. Els panels solars es construïxen en estes celes agrupades en forma apropiada. Per a protegir-los de danys, causats per radiació o pel maneig d'estos, en la superfície frontal li'ls cobrix en una coberta de vidre i es peguen sobre un substrat —el qual pot ser un panel rígit o una manta blana—. Es fan conexions elèctriques en série-paralel per a fixar el voltage total d'eixida. El pegament i el substrat deuen ser conductors tèrmics, ya que les celes es calfen en absorbir l'energia infrarroja que no es convertix en electricitat. Degut a que el calfament de les celes reduïx l'eficàcia d'operació és desijable minimisar-ho. Els ensamblages resultants es diuen panels solars.

Estructura

[editar | editar còdic]

Les estructures per a ancorar els panels solars són generalment d'alumini en tornillería d'acer inoxidable per a assegurar una màxima llaugerea i una major durabilitat en el temps. Les estructures tenen mides estàndar per a la superfície, orientació i inclinament —tant en horisontal, com en vertical—.

L'estructura sol estar composta d'ànguls d'alumini, carril de fixació, triàngul, tornells de anclaje (triàngul-àngul), tornell allen (generalment de femella quadrada, per a la fixació del mòdul) i pinça zeta —per a la fixació del mòdul i les dimensions del qual depenen de la gruixa del mòdul—.[4]

Us de l'energia

[editar | editar còdic]

Deuen la seua aparició a l'indústria aeroespacial, i s'han convertit en el mig més fiable de suministrar energia elèctrica a un satèlit o a una sonda en les òrbites interiors del sistema solar, gràcies a la major irradiació solar sense l'impediment de l'atmòsfera i a la seua alta relació potencia a pes.

En l'àmbit terrestre, este tipo d'energia s'usa per a alimentar innumerables aparats autònoms, per a abastir refugis o cases aïllades de la ret elèctrica i per a produir electricitat a gran escala a través de rets de distribució. Per la creixent demanda d'energies renovables, la fabricació de cèlules solars i instalacions fotovoltaiques ha alvançat considerablement en els últims anys.[5] [6]

Erro al crear miniatura:
Operari instalant panels solars sobre una estructura dissenyada a l'efecte.


Entre els anys 2001 i 2012 es va produir un creiximent exponencial de la producció d'energia fotovoltaica, duplicant-se la sifra aproximadament cada dos anys.[7] En l'any 2020, segons senyes de la Ret Elèctrica d'Espanya (REE) les renovables varen supondre més de la mitat de l'energia produïda, en concret un 54% de la producció total. Entre les renovables, la solar fotovoltaica va produir un 10,6% del total, una sifra que supon un récort respecte a anys anteriors.

Es calcula que per a l'any 2030 es pot passar dels actuals 13,4 GW de potència instalada en Espanya als 39 GW.

Experimentalment també han segut usats per a donar energia a vehículs solars, per eixemple en el World Solar Challenge a través d'Austràlia o la Carrera Solar Atacama en Amèrica. Molts barcos[8] [9] i vehículs terrestres els usen per a carregar les seues bateries de forma autònoma, llunt de la ret elèctrica.

Programes d'incentius econòmics, primer, i posteriorment sistemes d'autoconsumo fotovoltaic i balanç net sense subsidis, han recolzat l'instalació de la fotovoltaica en un gran número de països, contribuint a evitar l'emissió d'una major cantitat de gasos d'efecte hivernàcul.[10]

Productors de panels

[editar | editar còdic]
Erro al crear miniatura:
Parc fotovoltaic en Cariñena, Espanya.

Els dèu majors productors mundials de panels fotovoltaics (per producció en MW) en 2015 varen ser:[11]

  1. Trina Solar (China)
  2. Canadian Solar (China)
  3. Jinko Solar (China)
  4. JA Solar (China)
  5. Hanwha Q-Cells (Corea del Sur)
  6. First Solar (EE. UU.)
  7. Yingli (China)
  8. SFCE (China)
  9. ReneSola (China)
  10. Sunpower (EE. UU.)

Instalacions

[editar | editar còdic]

Potencia mundial instalada

[editar | editar còdic]

La potència d'un mòdul solar es medix en Wp (Watt peak, vat pique), o més concretament, en els seus respectius múltiples: kWp o MWp. Es tracta de la potència elèctrica generada en condicions estàndars per a l'incidència de llum.


Històricament, Estats Units va liderar l'instalació d'energia fotovoltaica des dels seus inicis fins a 1996, quan la seua capacitat instalada alcançava els 77 MW, més que qualsevol atre país fins a la data. En els anys posteriors, varen ser superats per Japó, que va mantindre el liderat fins que a la seua volta Alemània la va sobrepassar en 2005, mantenint el liderat des de llavors. Al començament de 2016, Alemània s'aproximava als 40 GW instalats.[12] No obstant, per eixes dates China, un dels països a on la fotovoltaica està experimentant un creiximent més vertiginós va superar a Alemània, convertint-se des de llavors en el major productor d'energia fotovoltaica del món.[12] S'espera que multiplique la seua potència instalada actual fins als 150 GW en 2020.[13]

A finals de 2015, s'estimava que hi ha instalats en tot lo món prop de 230 GW de potència fotovoltaica.

Grans plantes

[editar | editar còdic]
Erro al crear miniatura:
Parc solar Lauingen Energy Park, de 25,7 MW en la Suabia Bavara, Alemània
Parc solar en Waldpolenz, Alemània

En Europa i en el restant del món s'han construït un gran número de centrals fotovoltaiques a gran escala.[14] A finals de 2016, les plantes fotovoltaiques més grans del món eren, per este orde:[14]

Proyecte País
 Potència
 Any
Yanchi Solar PV Station China China 1 GW 2016
Longyangxia Hydro-solar PV Station China China 850 MW 2013-2015
Kamuthi Solar Power Project Índia Índia 648 MW 2016
Solar Star Estats Units Estats Units 579 MW 2015
Desert Sunlight Solar Farm Estats Units Estats Units 550 MW 2015
Topaz Solar Farm Estats Units Estats Units 550 MW 2014
Copper Mountain III Solar Facility Erro al crear miniatura: Estats Units 350 MW 2015
Charanka Solar Park Índia Índia 345 MW 2012-2015
Cistelles Solar Power Plant [[Image:França|border|20px|França]] França 300 MW 2015
Aigua Calenta Solar Project Estats Units Estats Units 290 MW 2012
Silver State South Solar Estats Units Estats Units 250 MW 2016
Califòrnia Valley Solar Ranch Erro al crear miniatura: Estats Units 250 MW 2013
El Romero Chile Chile 246 MW 2016
Antelope Valley Solar Erro al crear miniatura: Estats Units 230 MW 2015
Mount Signal Solar Erro al crear miniatura: Estats Units 206 MW 2014
Gonghe Industrial Park Phase I China China 200 MW 2013
Golmud Solar Park China China 200 MW 2011
Centinela Solar Erro al crear miniatura: Estats Units 200 MW 2014
Copper Mountain II Solar Facility Erro al crear miniatura: Estats Units 195 MW 2013-2015
Solarpark Senftenberg/Schipkau Erro al crear miniatura: Alemània 168 MW 2011

Cost de panels

[editar | editar còdic]
Evolució del preu de les cèlules fotovoltaiques de silici cristalí (en $/Wp) entre 1977 i 2015 (font: Bloomberg New Energy Finance)

El cost dels panels fotovoltaics s'ha reduït de forma constant des de que es varen fabricar les primeres cèlules solars comercials[15] i el seu cost mig de generació elèctrica ya és competitiu en les fonts d'energia convencionals en un creixent número de regions geogràfiques, alcançant la paritat de ret.[16][17]

Fins a 2005 el problema més important en els panels fotovoltaics era el cost, que estava baixant fins a 3 o 4 $/W. El preu del silici usat per a la major part dels panels va tindre una breu tendència a l'alça en 2008, lo que va fer que els fabricants començaren a utilisar atres materials i panels de silici més prims per a baixar els costs de producció. Per economies d'escala, els panels solars es fan menys costosos segons s'usen i fabriquen més. A mida que ha aumentat la producció, els preus han continuat baixant i totes les previsions indiquen que ho seguiran fent en els pròxims anys.


El cost de les cèlules solars de silici cristalí ha descendit des de 76,67 $/Wp en 1977 fins a aproximadament 0,36 $/Wp en 2014.[18][19] Esta tendència seguix la cridada «llei de Swanson», una predicció similar a la coneguda Llei de Moore, que establix que els preus dels mòduls solars descendixen un 20 % cada volta que es duplica la capacitat de l'indústria fotovoltaica.[20]

Reciclage de panels

[editar | editar còdic]

La major part dels panels fotovoltaics pot ser tractada. Gràcies a les innovacions tecnològiques que s'han desenrollat en els últims anys, es pot recuperar fins al 95 % de certs materials semiconductors i el vidre, aixina com grans cantitats de metals ferrosos i no ferrosos utilisats en els mòduls.[21] Algunes empreses privades[22] i organisacions sense fins de lucre, com per eixemple PV CYCLE en l'Unió Europea, estan actualment treballant en les operacions de recollida i reciclage de panels al final de la seua vida útil.

Dos de les solucions de reciclage més comuns són:

  • Panels de silici: Els marcs d'alumini i les caixes de conexió són desmantellats manualment al començ del procés. El panel es tritura i les diferents fraccions se separen - vidre, plàstics i metals. És possible recuperar més de 80 % del pes entrante i, per eixemple, el cristal mixt extret és fàcilment acceptat per l'indústria de la bromera de vidre l'aïllament. Este procés pot ser realisat pels recicladores de vidre pla ya que la morfologia i composició d'un panel fotovoltaic és similar al cristal pla utilisat en l'indústria de la construcció i de l'automòvil.
  • Panels d'atres materials: Hui en dia contem en tecnologies específiques per al reciclage de panels fotovoltaics que no contenen silici, alguna tècniques utilisen banys químics per a separar els diferents materials semiconductors. Per als panels de teluro de cadmi, el procés de reciclage escomença per esclafar el mòdul i, posteriorment, separar les diferents parts. Este procés de reciclage està dissenyat per a recuperar fins a un 90 % del vidre i 95 % dels materials semiconductors.[23] En els últims anys, algunes empreses privades han posat en marcha instalacions de reciclage a escala comercial.


Des de 2010 se celebra una conferència anual en Europa que reunix a productors, recicladores i investigadors per a debatre el futur del reciclage de mòduls fotovoltaics. En 2012 va tindre lloc en Madrit.[24][25]

Vore també

[editar | editar còdic]
  • [[Archiu:{{#switch:Energia|20px|Vore el portal sobre Energia]] Portal:Energia. Contingut relacionat en Energia.
  • [[Archiu:{{#switch:Ecologia|20px|Vore el portal sobre Ecologia]] Portal:Ecologia. Contingut relacionat en Ecologia.

Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ «How Solar Panels Work?» (en en). Solar Store. Consultat el 2022-02-03.
  2. ↑ «Ventages d'instalar un calfador d'aigua solar» (en és). Blog - Enertik | Energies Solar i Renovables. Consultat el 2021-01-28.
  3. ↑ «Tipos de panels Solars». EMAT - Energia Solar en Chile.
  4. ↑ «Renovables online». renovablesonline.és. Archivat des d'el original, el 3 d'agost de 2015. Consultat el 3 de novembre de 2015.
  5. ↑ «German PV market» (en anglés). Solarbuzz.com. Consultat el 3 de juny de 2012.
  6. ↑ «Large-Scale, Cheap Solar Electricity» (en anglés). Technologyreview.com. Consultat el 3 de juny de 2012.
  7. ↑ «World Photovoltaic Energy» (en anglés). Consultat el 23 de febrer de 2013.
  8. ↑ «Welcome to SOLAR SPLASH» (en anglés).
  9. ↑ «Frisian Nuon Solar Challenge» (en anglés).
  10. ↑ Renewable Energy Policy Network for the 21st century (REN21), Renewables 2010 Global Status Report, Paris, 2010, pp. 1–80.
  11. ↑ «a-la-energia-solar-fotovoltaica/ Evolució i perspectives per a l'energia solar fotovoltaica». Públic. Consultat el 2 d'abril de 2016.
  12. ↑ 12,0 12,1 «seua-20160118 La solar fotovoltaica torna a rebentar el seu sostre». Energies Renovables. Consultat el 19 de giner de 2016.
  13. ↑ «Chinenca’s National Energy Administration: 17.8 GW Of New Solar PV In 2015 (20% Increase)». CleanTechnica.
  14. ↑ 14,0 14,1 «Large-scale photovoltaic power plants rànquing 1 – 50» (en anglés). PV Resources. Consultat el 2 d'abril de 2016.
  15. ↑ (2009).«Photovoltaics Power Up».Science.324(5929)
    891-2.doi:10.1126/science.1169616.
  16. ↑ «L'estudi PV Grid Parity Monitor posa de manifest que la paritat de ret fotovoltaica ya escomença a ser una realitat». solarsostenible.org. Archivat des d'el original, el 5 d'octubre de 2013. Consultat el 3 de novembre de 2015.
  17. ↑ «Quan les plaques fotovoltaiques són més barates que la ret elèctrica». El País. Consultat el 3 de novembre de 2015.
  18. ↑ «Price Quotes». Archivat des d'el original, el 26 de juny de 2014. Consultat el 26 de juny de 2014.
  19. ↑ «Sunny Uplands: Alternative energy will no longer be alternative» (en anglés). The Economist. Consultat el 28 de decembre de 2012.
  20. ↑ «Pricing Sunshine» (en anglés). The Economist. Consultat el 28 de decembre de 2012.
  21. ↑ Lisa Krueger. 1999. «Overview of First Solar's Module Collection and Recycling Program» (pdf). Brookhaven National Laboratory p. 23. Consultat el agost de 2012.
  22. ↑ Karsten Wambach. 1999. «A Voluntary Take Back Scheme and Industrial Recycling of Photovoltaic Modules» (pdf). Brookhaven National Laboratory p. 37. Consultat el agost de 2012.
  23. ↑ Krueger. 1999. p. 12-14
  24. ↑ «First Breakthrough In Solar Photovoltaic Module Recycling, Experts Say». European Photovoltaic Industry Association. Archivat des d'el original, el 11 d'abril de 2013. Consultat el octubre de 2012.
  25. ↑ «3rd International Conference on PV Module Recycling». PV CYCLE. Archivat des d'el original, el 10 de decembre de 2012. Consultat el octubre de 2012.


Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Panel_solar&oldid=1274311»