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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Aplicación de fotocélulas solares. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Las células solares fotovoltaicas son una alternativa técnica y económicamente viable a los combustibles fósiles en una serie de aplicaciones. Una célula solar puede convertir directamente la radiación solar en electricidad sin el uso de ningún mecanismo móvil. Gracias a esto, la vida útil de los generadores solares es bastante larga. Los sistemas fotovoltaicos han demostrado su eficacia desde el inicio de la aplicación industrial de las células fotovoltaicas. Por ejemplo, las células solares han sido la principal fuente de energía para los satélites en órbita terrestre desde los años 1960. En áreas remotas, las células fotovoltaicas han alimentado sistemas de energía fuera de la red desde la década de 1970. En la década de 1980, los fabricantes de bienes de consumo producidos en masa comenzaron a integrar células fotovoltaicas en muchos dispositivos, desde relojes y calculadoras hasta equipos musicales. En la década de 1990, las empresas de servicios públicos comenzaron a utilizar células fotovoltaicas para satisfacer las necesidades de los pequeños usuarios.
Las unidades de bombeo de energía solar fotovoltaica son eficientes y rentables en prácticamente cualquier aplicación de bombeo de agua. Las compañías eléctricas de EE. UU. han descubierto que es más económico hacer funcionar bombas de agua alimentadas por energía solar que mantener líneas de distribución eléctrica que conducen a bombas remotas. Algunas empresas de servicios públicos ofrecen unidades de bombeo con energía solar para cumplir con las solicitudes de los clientes. En las zonas rurales, existen otros usos para los sistemas fotovoltaicos: carga e iluminación de cercas eléctricas; proporcionando circulación de agua, ventilación, luz y aire acondicionado en invernaderos e instalaciones hidropónicas. Los módulos fotovoltaicos suministraron electricidad al globo Breitling Orbiter 3 durante su vuelo sin escalas alrededor del mundo. Durante tres semanas en marzo de 1999, todo el equipo a bordo del globo fue impulsado por 20 módulos suspendidos debajo de una canasta. Cada módulo se inclinó para proporcionar una corriente uniforme durante la conducción y cargar cinco baterías para dispositivos de navegación, alimentar un sistema de comunicación por satélite, proporcionar iluminación y calentar el agua. Todos los módulos funcionaron perfectamente durante todo el viaje. Las células fotovoltaicas se utilizan con éxito para la electrificación de pueblos. Hoy, dos mil millones de personas en todo el mundo viven sin electricidad. La mayoría de ellos se encuentran en países en vías de desarrollo, donde el 75% de la población no tiene acceso a la electricidad. Las aldeas remotas a menudo no están conectadas a la red. Aquellos que no tienen acceso a la electricidad de la red a menudo usan combustibles fósiles: queroseno, combustible diesel. Hay una serie de problemas asociados con su uso:
La iluminación eléctrica fotovoltaica es más eficiente que las lámparas de queroseno, y la instalación de un sistema fotovoltaico suele costar menos que ampliar la red. Además, muchos países en desarrollo están ubicados en regiones con altos niveles de radiación solar, lo que significa que tienen abundante energía gratuita durante todo el año. La producción de "electricidad solar" es simple y confiable, como lo demuestra la experiencia de operar decenas de miles de sistemas fotovoltaicos en todo el mundo.
En las próximas décadas, una parte importante de la población mundial se familiarizará con los sistemas fotovoltaicos. Gracias a ellos, desaparecerá la necesidad tradicional de construir grandes y costosas centrales eléctricas y sistemas de distribución. A medida que el costo de las celdas solares disminuya y la tecnología mejore, se abrirán varios mercados potencialmente enormes para las celdas solares. Por ejemplo, las células solares integradas en los materiales de construcción se encargarán de la ventilación y la iluminación de las casas. Los productos de consumo, desde herramientas manuales hasta automóviles, se beneficiarán del uso de componentes que contengan componentes fotovoltaicos. Las empresas de servicios públicos también podrán encontrar nuevas formas de utilizar las células fotovoltaicas para satisfacer las necesidades de la población.
La Unión Europea se ha fijado el objetivo de duplicar la cuota de energías renovables para 2010. Un componente importante es la producción de 1 millón de sistemas fotovoltaicos (500000 tejados y 500000 sistemas rurales exportados) con una capacidad instalada total de 1 GW. BP Amoco (uno de los principales vendedores de productos petrolíferos del mundo) utilizará energía solar en 200 de sus nuevas estaciones de servicio en Gran Bretaña, Australia, Alemania, Austria, Suiza, Países Bajos, Japón, Portugal, España, Francia y Estados Unidos. El programa de $50 millones incluye el uso de 400 paneles solares con una capacidad total de 3,5 MW y una reducción de las emisiones de dióxido de carbono de 3500 toneladas anuales. A través de este proyecto, BP Amoco se convertirá en uno de los mayores consumidores de electricidad solar del mundo, así como en uno de los mayores fabricantes de células y módulos solares. Los paneles solares generarán más electricidad de la necesaria para la iluminación y las bombas de agua, por lo que el sistema estará conectado a la red. Durante el día, el exceso de electricidad se suministrará a la red y, por la noche, se repondrá la falta de energía. El mercado mundial de células solares en 2010 debería alcanzar los 1000 MW, y en 2050 - 5 millones de MW, según la previsión del presidente de BP Solar. Las células fotovoltaicas generan electricidad con un rendimiento que varía en función del nivel de radiación solar. Las células fotovoltaicas se combinan en módulos que constituyen el componente principal de los sistemas fotovoltaicos. Los módulos están diseñados para diferentes voltajes, hasta varios cientos de voltios. Esto se consigue conectando fotocélulas y módulos en serie. Los inversores deben usarse para alimentar aparatos eléctricos de CA. La eficiencia de las fotocélulas se calcula como una relación porcentual entre la energía suministrada a la fotocélula y la electricidad suministrada al consumidor. Hay una diferencia entre la eficiencia teórica, de laboratorio y práctica. Es importante saber la diferencia entre los dos, y para los usuarios de celdas solares, por supuesto, solo importa la eficiencia práctica. Eficiencia práctica de las células fotovoltaicas producidas en serie:
Los sistemas fotovoltaicos se suelen dividir en:
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